(57)【要約】【課題】駆動軸の撓みを抑制するとともにピストンの組付性の向上を図る。【解決手段】主軸部（33a）及び副軸部（33b）には、軸方向から見てピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪み且つ偏心部（33c）との境界位置まで連続して延びる凹部（34）が形成されている。凹部（34）には、嵌合部材（35）が嵌合されている。【選択図】図１
2012127200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸部（33a）及び副軸部（33b）と該主軸部（33a）及び該副軸部（33b）の回転中心から偏心した複数の偏心部（33c）とを有する駆動軸（33）と、該駆動軸（33）の各偏心部（33c）に嵌合されるリング状の複数のピストン（21）と、該ピストン（21）を収容するシリンダ室（S）を有する複数のシリンダ（25）とを備えた圧縮機であって、
前記駆動軸（33）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の半径Ｒｍ、前記偏心部（33c）の半径Ｒｃ、該主軸部（33a）及び該副軸部（33b）の回転中心に対する該偏心部（33c）の偏心量ｅが、Ｒｃ＜（Ｒｍ＋ｅ）という条件を満たすように構成され、
前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）には、軸方向から見て前記ピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪み且つ前記偏心部（33c）との境界位置まで連続して延びる凹部（34）が形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹部（34）に嵌合される嵌合部材（35）を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記凹部（34）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の外周面が軸方向から見てＤ字状に切り欠かれて形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記凹部（34）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の外周面が軸方向から見て円弧状に切り欠かれて形成されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ピストンをシリンダ内で偏心回転させることによって冷媒を圧縮するロータリ型の圧縮機が知られている。この種の圧縮機の中には、シリンダを複数備えたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
ここで、駆動軸の摺動損失を低減して効率を向上するためには、駆動軸の摺動部分で最も軸径の大きい偏心部の直径を小径化するとともに、偏心部の偏心量を大きくすることが好ましい。そこで、特許文献１，２では、駆動軸の主軸部の外周面に対して偏心部の外周面を窪ませるとともに、副軸部の直径を主軸部の直径よりも小さくしている。
【０００４】
ところで、このような形状の駆動軸において、偏心部間の距離がピストンの軸方向の長さよりも短い場合には、副軸部側から偏心部にピストンを挿通させて組み付けようとしても、下側の偏心部を通過したピストンが上側の偏心部に当接して進まず、上側の偏心部に嵌め込むことができないという問題がある。
【０００５】
これに対し、特許文献１では、偏心部間の距離がピストンの軸方向の長さよりも長くなるように駆動軸を形成している。また、特許文献２では、ピストンを軸方向に２つに分割することで、分割したピストンが偏心部間を通過できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２８９７２号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、偏心部間の距離を長くすると、主軸部と副軸部とをそれぞれ軸受する主軸受と副軸受との間の距離（軸受間距離）が長くなるため、駆動軸の撓みが大きくなり、軸受にかかる面圧が増加して信頼性が低下する。また、特許文献２のように、ピストンを軸方向に分割すると、軸受の隙間管理が難しくなって油膜が発生しにくくなるという問題がある。また、特許文献１，２では、副軸部側から偏心部にピストンを挿通させるべく副軸部の直径を小さくしているので、駆動軸の剛性を確保する上で不利になるという問題がある。
【０００８】
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、駆動軸の撓みを抑制するとともにピストンの組付性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、主軸部（33a）及び副軸部（33b）と該主軸部（33a）及び該副軸部（33b）の回転中心から偏心した複数の偏心部（33c）とを有する駆動軸（33）と、該駆動軸（33）の各偏心部（33c）に嵌合されるリング状の複数のピストン（21）と、該ピストン（21）を収容するシリンダ室（S）を有する複数のシリンダ（25）とを備えた圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、前記駆動軸（33）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の半径Ｒｍ、前記偏心部（33c）の半径Ｒｃ、該主軸部（33a）及び該副軸部（33b）の回転中心に対する該偏心部（33c）の偏心量ｅが、Ｒｃ＜（Ｒｍ＋ｅ）という条件を満たすように構成され、
前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）には、軸方向から見て前記ピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪み且つ前記偏心部（33c）との境界位置まで連続して延びる凹部（34）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、駆動軸（33）は、上述した条件式を満たすように構成される。主軸部（33a）及び副軸部（33b）の外周面の一部は窪んでおり、軸方向から見てピストン（21）と重なり合わないような凹部（34）が形成される。この凹部（34）は、偏心部（33c）との境界位置まで連続して延びている。
【００１２】
このような構成とすれば、駆動軸（33）の軸方向からピストン（21）を挿通させる際に、ピストン（21）を凹部（34）側にずらした後、偏心部（33c）に向かって移動させることができ、ピストン（21）が主軸部（33a）及び副軸部（33b）と干渉することなく偏心部（33c）に嵌め込むことができる。また、従来のように、偏心部（33c）間の距離を長くしなくても偏心部（33c）に対してピストン（21）を嵌め込むことができるので、駆動軸（33）の剛性を確保することができる。これにより、駆動軸（33）の撓みを抑制しつつピストン（21）の組付性の向上を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
前記凹部（34）に嵌合される嵌合部材（35）を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明では、駆動軸（33）の凹部（34）に嵌合部材（35）が嵌合される。このような構成とすれば、駆動軸（33）の凹部（34）と、駆動軸（33）の主軸部（33a）及び副軸部（33b）をそれぞれ軸受する主軸受及び副軸受との隙間を嵌合部材（35）で塞いで駆動軸（33）の剛性を高めることができる。
【００１５】
さらに、駆動軸（33）に供給された潤滑油が凹部（34）から排油されてしまうのを抑制することができる。具体的に、駆動軸（33）の摺動部分に供給された後の潤滑油は、駆動軸（33）の外周面に沿って下方に流れる。ここで、駆動軸（33）の下端側の副軸部（33b）に凹部（34）が形成されていると、副軸部（33b）の凹部（34）と副軸受との隙間から潤滑油が排油されてしまい、副軸受の潤滑に必要な給油量が不足してしまう。
【００１６】
これに対し、本発明では、駆動軸（33）の凹部（34）に嵌合部材（35）を嵌合したから、駆動軸（33）の外周面に沿って下方に流れた潤滑油が凹部（34）から排油されてしまうのを抑制することができる。これにより、潤滑油の排油量を低減して潤滑効率を高めることができる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記凹部（34）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の外周面が軸方向から見てＤ字状に切り欠かれて形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
第３の発明では、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の外周面には、軸方向から見てＤ字状に切り欠かれた凹部（34）が形成される。このような構成とすれば、駆動軸（33）の軸方向からピストン（21）を挿通させる際に、ピストン（21）をＤ字状の凹部（34）側にずらした後で、偏心部（33c）に向かって移動させることで、ピストン（21）が主軸部（33a）及び副軸部（33b）と干渉することなく偏心部（33c）に嵌め込むことができる。
【００１９】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記凹部（34）は、前記主軸部（33a）及び前記副軸部（33b）の外周面が軸方向から見て円弧状に切り欠かれて形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
第４の発明では、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の外周面には、軸方向から見て円弧状に切り欠かれた凹部（34）が形成される。このような構成とすれば、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の切り欠き部分を必要最小限に抑えて凹部（34）を形成することができ、駆動軸（33）の剛性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、駆動軸（33）の軸方向からピストン（21）を挿通させる際に、ピストン（21）を凹部（34）側にずらした後、偏心部（33c）に向かって移動させることができ、ピストン（21）が主軸部（33a）及び副軸部（33b）と干渉することなく偏心部（33c）に嵌め込むことができる。また、従来のように、偏心部（33c）間の距離を長くしなくても偏心部（33c）に対してピストン（21）を嵌め込むことができるので、駆動軸（33）の剛性を確保することができる。これにより、駆動軸（33）の撓みを抑制しつつピストン（21）の組付性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。
【図２】図２は、駆動軸を軸方向から見たときの図である。
【図３】図３は、圧縮機構を拡大して示す図である。
【図４】図４は、駆動軸にピストンを組み付ける手順を示す図図である。
【図５】図５は、駆動軸の凹部側にピストンを移動させたときの図である。
【図６】図６は、駆動軸の凹部に嵌合部材を嵌合する手順を示す図である。
【図７】図７は、駆動軸を回転させたときのピストンの位置を示す図３相当図である。
【図８】図８は、本変形例１に係る駆動軸を軸方向から見たときの図である。
【図９】図９は、本変形例２に係る圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。この圧縮機（10）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（11）を備えている。ケーシング（11）内には、図１における下寄りの位置に２つの圧縮機構（20）が上下方向に並んで配置され、上寄りの位置に電動機（30）が配置されている。この圧縮機（10）は、冷媒（例えば二酸化炭素）が充填されて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置の冷媒回路に設けられる。
【００２５】
ケーシング（11）は、円筒形状の胴部（11a）と、胴部（11a）の上端及び下端にそれぞれ固定された椀状の上部鏡板（11b）及び下部鏡板（11c）とを備えている。
【００２６】
ケーシング（11）の胴部（11a）には、２つの吸入管（12）が貫通するように設けられている。２つの吸入管（12）は、２つの圧縮機構（20）にそれぞれ接続されている。また、ケーシング（11）の上部鏡板（11b）には、吐出管（13）が貫通するように設けられている。吐出管（13）は、ケーシング（11）の内部空間であって電動機（30）の上方において開口している。また、ケーシング（11）内の下部には、圧縮機構（20）等の各摺動部に供給される潤滑油が貯留される油溜まり（11d）が形成されている。
【００２７】
電動機（30）は、ステータ（31）とロータ（32）とを備えている。ステータ（31）は、ケーシング（11）の胴部（11a）の内壁に固定されている。また、ロータ（32）は、ステータ（31）の内側に配置され、ケーシング（11）の内部を上下方向に延びる駆動軸（33）と連結されている。このような構成により、駆動軸（33）は、ロータ（32）の回転に伴って回転する。
【００２８】
駆動軸（33）は、上端側の主軸部（33a）と、下端側の副軸部（33b）と、主軸部（33a）と副軸部（33b）との間に設けられた２つの偏心部（33c）と、２つの偏心部（33c）同士を連結する中間軸部（33d）とを備えている。
【００２９】
主軸部（33a）の上部には、電動機（30）が連結されている。また、主軸部（33a）の下部は、ケーシング（11）の胴部（11a）に固定された主軸受（41）によって回転自在に支持されている。一方、副軸部（33b）は、ケーシング（11）の胴部（11a）に固定された副軸受（42）によって回転自在に支持されている。中間軸部（33d）には、ミドルプレート（43）が連結されている。
【００３０】
偏心部（33c）は、主軸部（33a）及び副軸部（33b）よりも大径の円柱形状となるように形成されている。２つの偏心部（33c）の偏心方向は、位相が１８０°ずれるように形成されている。そして、図２に示すように、駆動軸（33）は、主軸部（33a）の半径Ｒｍ、偏心部（33c）の半径Ｒｃ、主軸部（33a）の回転中心に対する偏心部（33c）の偏心量ｅが、Ｒｃ＜（Ｒｍ＋ｅ）という条件を満たすように構成されている。なお、偏心量ｅは、ｅ＞４［ｍｍ］とするのが好ましい。偏心部（33c）には、後述するピストン（21）が嵌め込まれる。
【００３１】
また、主軸部（33a）及び副軸部（33b）には、軸方向から見てピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪んだ凹部（34）が形成されている。凹部（34）は、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の外周面が軸方向から見てＤ字状に切り欠かれて形成されている。凹部（34）は、偏心部（33c）との境界位置まで連続して延びている。具体的に、主軸部（33a）に形成された凹部（34）は、偏心部（33c）との境界位置からピストン（21）の高さ分だけ軸方向に延びている。また、副軸部（33b）に形成された凹部（34）は、偏心部（33c）との境界位置から副軸部（33b）の下端まで延びている。なお、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の直径Ｌ（＝２Ｒｍ）、切り欠き位置の肉厚Ｃは、０．６＜Ｃ／Ｌ＜１とするのが好ましい。
【００３２】
主軸部（33a）の凹部（34）と主軸受（41）との間には、半円状の嵌合部材（35）が嵌合されている。また、副軸部（33b）の凹部（34）と副軸受（42）との間にも同様に、半円状の嵌合部材（35）が嵌合されている。嵌合部材（35）は、接着剤や回り止め用のキー等によって主軸部（33a）及び副軸部（33b）の凹部（34）内で固定されている。嵌合部材（35）を凹部（34）に嵌合することで、主軸部（33a）及び副軸部（33b）が円柱状に形成される。
【００３３】
図３は、圧縮機構を拡大して示す図である。図３に示すように、圧縮機構（20）は、シリンダ室（S）を有するシリンダ（25）と、シリンダ室（S）内に収容されるピストン（21）と、シリンダ室（S）を低圧室（LP）と高圧室（HP）とに仕切るブレード（24）とを備えている。ここで、シリンダ（25）は、シリンダ室（S）の内径Ｄ、シリンダ室（S）の高さｈが、Ｄ／ｈ＞３という条件を満たすような偏平シリンダとするのが好ましい。
【００３４】
シリンダ（25）は、ドーナツ板状に形成され、中央の孔にはピストン（21）が収容されている。また、シリンダ（25）には、吸入ポート（25a）と吐出ポート（25b）とが形成されている。
【００３５】
また、図示を省略しているが、主軸受（41）には、吐出ポート（25b）に連通するように吐出通路が形成されている。吐出通路の出口端は主軸受（41）の上端面に形成され、吐出通路はケーシング（11）の内部空間に連通している。
【００３６】
ピストン（21）は、リング状に形成されるとともにブレード（24）と一体形成され、いわゆる揺動ピストンを構成している。上述したように、ピストン（21）は、シリンダ（25）のシリンダ室（S）内に収容され、シリンダ（25）の内周面との間に圧縮室を形成している。
【００３７】
ブレード（24）は、シリンダ（25）に形成されたブッシュ溝（26）に揺動自在に設けられた一対のブッシュ（27）に挟持されている。一対のブッシュ（27）は、それぞれ半球形状に形成され、互いの平面部が対向するように設けられている。ブレード（24）は、一対のブッシュ（27）の平面部の間に摺動自在に挿通されている。
【００３８】
次に、ピストン（21）を偏心部（33c）に組み付ける手順を、図４〜図６を用いて説明する。まず、ピストン（21）を主軸部（33a）及び副軸部（33b）側からそれぞれ挿通させる（図４参照）。そして、ピストン（21）を偏心部（33c）に当接させ、その位置でピストン（21）を凹部（34）側にずらす（図５参照）。そして、ピストン（21）を偏心部（33c）に嵌め込んで組み付けた後、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の凹部（34）内に嵌合部材（35）を嵌合させる（図６参照）。
【００３９】
これにより、駆動軸（33）の軸方向からピストン（21）を挿通させる際に、ピストン（21）を凹部（34）側にずらした後、偏心部（33c）に向かって移動させることができ、ピストン（21）が主軸部（33a）及び副軸部（33b）と干渉することなく偏心部（33c）に嵌め込むことができる。また、従来のように、偏心部（33c）間の距離を長くしなくても偏心部（33c）に対してピストン（21）を嵌め込むことができるので、駆動軸（33）の剛性を確保することができる。そのため、駆動軸（33）の撓みを抑制しつつピストン（21）の組付性の向上を図ることができる。
【００４０】
さらに、副軸部（33b）の凹部（34）と副軸受（42）との隙間を嵌合部材（35）で塞ぐようにしたから、駆動軸（33）の外周面に沿って下方に流れた潤滑油が副軸部（33b）の凹部（34）から排油されてしまうのを抑制することができる。これにより、潤滑油の排油量を低減して潤滑効率を高めることができる。
【００４１】
−運転動作−
本実施形態に係る圧縮機（10）では、電動機（30）を起動すると、ロータ（32）が駆動軸（33）を回転させる。これにより、駆動軸（33）の偏心部（33c）は、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の軸心回りに偏心回転する。そして、偏心部（33c）が偏心回転すると、各圧縮機構（20）において、ピストン（21）がシリンダ（25）内で揺動運動を行う。それぞれのピストン（21）の揺動運動に伴って、吸入管（12）を介して圧縮機（10）内に吸入された冷媒は、各シリンダ（25）の低圧室（LP）に吸入される。
【００４２】
圧縮機構（20）に吸入された冷媒は、各シリンダ（25）内においてピストン（21）が揺動して低圧室（LP）と高圧室（HP）の容積が変動することで圧縮される。低圧室（LP）には、低圧室（LP）の容積が拡大するにつれて冷媒が吸入される。一方、高圧室（HP）では、高圧室（HP）の容積が縮小するにつれて冷媒が圧縮される。そして、高圧室（HP）の高圧冷媒が各吐出ポート（25b）に吐出される。
【００４３】
各吐出ポート（25b）に吐出された高圧の冷媒は、主軸受（41）に形成された吐出通路を通ってケーシング（11）の内部空間に吐出される。そして、ケーシング（11）の内部空間に吐出された高圧冷媒は、吐出管（13）を介して圧縮機（10）の外部に吐出される。
【００４４】
ここで、図７に示すように、ピストン（21）が揺動すると、高圧室（HP）と低圧室（LP）との圧力差によって、図７の矢印で示すように、右斜め下方に向かってピストン（21）が押圧される。その結果、偏心部（33c）の外周面における左上の領域（A）と、主軸部（33a）の外周面における右下の領域（B）とにそれぞれ負荷がかかることとなる。ここで、主軸部（33a）の凹部（34）は、領域（B）から周方向に離間した位置に形成されているので、主軸部（33a）の凹部（34）に加わる応力が低減される。そのため、駆動軸（33）の剛性を十分に確保することができる。この点は、副軸部（33b）についても同様である。
【００４５】
《変形例１》
図８は、本変形例１に係る駆動軸を軸方向から見たときの図である。図８に示すように、主軸部（33a）及び副軸部（33b）には、軸方向から見てピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪んだ凹部（34）が形成されている。具体的に、凹部（34）は、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の外周面が軸方向から見て円弧状に切り欠かれて形成されている。
【００４６】
このような構成とすれば、凹部（34）をＤ字状に切り欠いた場合に比べて、主軸部（33a）及び副軸部（33b）の切り欠き部分を必要最小限に抑えて凹部（34）を形成することができ、駆動軸（33）の剛性を確保することができる。
【００４７】
主軸部（33a）の凹部（34）と主軸受（41）との間には、円弧状の嵌合部材（35）が嵌合される。また、副軸部（33b）の凹部（34）と副軸受（42）との間にも同様に、円弧状の嵌合部材（35）が嵌合される。嵌合部材（35）は、接着等によって主軸部（33a）及び副軸部（33b）の凹部（34）内で固定される。嵌合部材（35）を凹部（34）に嵌合することで、主軸部（33a）及び副軸部（33b）が円柱状に形成される。
【００４８】
《変形例２》
図９は、本変形例２に係る圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である。図９に示すように、副軸部（33b）には、軸方向から見てピストン（21）と重なり合わないように外周面の一部が窪んだ凹部（34）が形成されている。副軸部（33b）に形成された凹部（34）は、偏心部（33c）との境界位置からピストン（21）の高さ分だけ軸方向に延びている。つまり、副軸部（33b）の下端部は円柱状となっており、副軸部（33b）を副軸受（42）に軸受すると、駆動軸（33）の外周面に沿って下方に流れた潤滑油が凹部（34）内に溜まるようになっている。これにより、潤滑油が副軸部（33b）の凹部（34）から排油されてしまうのを抑制することができ、潤滑油の排油量を低減して潤滑効率を高めることができる。
【００４９】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００５０】
前記実施形態は、ピストン（21）とブレード（24）とが一体形成された圧縮機構（20）について説明したが、ピストン（21）とブレード（24）とが別体に形成されたロータリ型圧縮機構（20）を備えた圧縮機（10）であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明は、駆動軸の撓みを抑制するとともにピストンの組付性の向上を図ることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５２】
10    圧縮機
21    ピストン
25    シリンダ
33    駆動軸
33a   主軸部
33b   副軸部
33c   偏心部
34    凹部
35    嵌合部材
S    シリンダ室
【図１】
2012127200.tif 000003
【図２】
2012127200.tif 000004
【図３】
2012127200.tif 000005
【図４】
2012127200.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012127200.tif 000008
【図７】
2012127200.tif 000009
【図８】
2012127200.tif 000010
【図９】
2012127200.tif 000011