旋转式压缩机的旋转轴及旋转式压缩机的制作方法

本发明涉及压缩流体的旋转式压缩机的旋转轴及具备其的旋转式压缩机。本申请基于2017年10月18日在日本申请的特愿2017-201554号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术：
：以往，已知有适用于空气调节器等制冷循环的旋转式压缩机。在这样的旋转式压缩机中，在外壳内主要设置有旋转轴、对旋转轴进行支承的轴承、偏心地安装于旋转轴的活塞转子、以及在内部供活塞转子配置的工作缸。在旋转式压缩机中，通过活塞转子的旋转对流入工作缸内的流体(制冷剂)进行压缩。在此，近年来，在旋转式压缩机中，高效化的要求正在提高。因此，为了增大活塞的排量，进行了使活塞小型化等尝试，但在该情况下，存在作用于活塞的载荷变大，旋转轴容易产生挠曲这样的问题。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-181420号公报技术实现要素：发明要解决的课题例如，在专利文献1中，使用减小旋转轴的主轴部与副轴部之间的跨度等方法来抑制旋转轴的挠曲，但也考虑通过使旋转轴的截面形状最优化来抑制旋转轴的挠曲的方法。本发明提供一种能够抑制旋转轴的挠曲并实现高效化的旋转式压缩机的旋转轴及旋转式压缩机。用于解决课题的方案本发明的一方案的旋转式压缩机的旋转轴被支承为能够相对于在内侧具有压缩室的外壳旋转，并通过被驱动为以轴线为中心旋转而能够将流体与润滑油一起压缩，其中，所述旋转式压缩机的旋转轴具备：轴主体，其以所述轴线为中心呈棒状延伸；主轴活塞转子，其偏心地设置于所述轴主体，并收容于所述压缩室中的第一压缩室；副轴活塞转子，其与所述主轴活塞转子在所述轴线的方向上分开地配置，并在相位与所述主轴活塞转子相差180度的方向上偏心地设置于所述轴主体，且收容于所述压缩室中的第二压缩室；以及中间轴部，在该中间轴部的周围存在所述润滑油，该中间轴部在被所述主轴活塞转子和所述副轴活塞转子夹着的位置设置于所述轴主体，在以与所述轴线正交的剖面观察时，所述中间轴部向与所述主轴活塞转子及所述副轴活塞转子的偏心方向交叉的方向凸出，在所述中间轴部的外周面上具有所述外周面与所述轴线的距离变得最大的顶部，所述顶部配置于相对于与所述偏心方向正交且通过所述轴线的假想线向旋转方向的后方侧以大于0度且小于45度的角度偏移的位置。根据这样的旋转式压缩机的旋转轴，中间轴部的顶部配置于相对于与偏心方向正交且通过轴线的假想线向旋转方向的后方侧以大于0度且小于45度的角度偏移的位置。即，在与偏心方向正交且通过轴线的假想线上不配置顶部，在相对于假想线向旋转方向的后方侧偏移的位置处，中间轴部的直径最大。因此，能够在设置有顶部的位置处增大中间轴部的截面惯性矩，能够提高中间轴部的刚性。在此，得到如下见解：对于中间轴部，压缩时的最大载荷在从假想线向旋转方向的后方侧大于5度且小于41度的范围内作用。在本方案中，顶部配置在相对于假想线向旋转方向的后方侧以大于0度且小于45度的角度偏移的位置，在该位置处刚性变高，因此，即使与顶部相比，旋转方向的前方侧的中间轴部的粗度与圆柱形状相比变细，也能够充分确保强度。因此，能够实现中间轴部的轻量化，并且能够确保强度。因此，即使在来自各活塞转子的压缩时的载荷作用于旋转轴时，也能够抑制旋转轴的挠曲变形。另外，在上述的旋转式压缩机的旋转轴中，也可以是，在以与所述轴线正交的剖面观察时，所述中间轴部的外周面配置在所述主轴活塞转子的外周缘与所述副轴活塞转子的外周缘重叠的一区域内。根据这样的结构，以在顶部的旋转方向前方侧切削中间轴部的外周面的方式形成顶部。因此，在旋转轴旋转时，中间轴部周围的润滑油被朝向中间轴部的顶部顺畅地引导，朝向旋转方向的后方沿着中间轴部的外周面顺畅地流通。因此，能够降低润滑油的搅拌损失。另外，在上述的旋转式压缩机的旋转轴中，也可以是，所述顶部配置在相对于所述假想线向旋转方向的后方侧以大于0度且小于5度的角度偏移的位置。根据这样的结构，以在顶部的旋转方向前方侧切削中间轴部的外周面的方式形成顶部，即使在该情况下，在顶部的旋转方向前方侧，中间轴部的直径也不会极端地变小，能够充分确保中间轴部的强度。另外，在上述的旋转式压缩机的旋转轴中，也可以是，所述中间轴部的外周面具有：顶部侧曲面，其配置在所述一区域的外缘的内侧，并从所述顶部朝向旋转方向的前方以向远离所述轴线的方向呈凸状弯曲的方式延伸；以及偏心侧曲面，其与所述顶部侧曲面平滑地连续，并且设置于包含沿所述偏心方向延伸的假想线与所述一区域的外缘的交点在内的位置，且沿着该一区域的外缘延伸。这样，通过设置顶部侧曲面和偏心侧曲面作为中间轴部的外周面，在比顶部靠旋转方向前方侧的位置，在中间轴部的外周面从上述的交点的位置朝向顶部形成平滑的曲面。因此，在润滑油被旋转轴搅拌时，润滑油从偏心侧曲面朝向顶部侧曲面被这些面引导而顺畅地流通。因此，即使是具有顶部的中间轴部，也能够降低润滑油的搅拌损失。另外，在上述的旋转式压缩机的旋转轴中，也可以是，所述顶部在隔着所述轴线对称的位置设置有一对。通过这样在对称的位置设置顶部，能后确保中间轴部的强度，并且顺畅地引导润滑油，能够进一步降低旋转轴的旋转时的搅拌损失。并且，在旋转时，作用于中间轴部的顶部的位置的离心力由一对顶部彼此抵消，能够提高旋转轴的旋转时的稳定性。另外，在上述的旋转式压缩机的旋转轴中，也可以是，在一对所述顶部的各自中，相对于与所述偏心方向正交的方向向所述旋转方向的后方侧的角度的偏移量相互不同。即使在这样的情况下，也能够确保中间轴部的强度，并且顺畅地引导润滑油，能够降低旋转轴的旋转时的搅拌损失。另外，本发明的一方案的旋转式压缩机具备：上述的旋转轴；驱动部，其驱动所述旋转轴旋转；以及外壳，其收容所述旋转轴及所述驱动部，并且在内侧具有所述第一压缩室及所述第二压缩室。根据这样的旋转式压缩机，通过具备上述的旋转轴，在旋转轴旋转时，中间轴部周围的润滑油朝向中间轴部的顶部被顺畅地引导，朝向旋转方向的后方在中间轴部的外周面顺畅地流通，能够降低润滑油的搅拌损失。在与未设置顶部的情况相比，能够增大中间轴部的截面惯性矩，能够抑制旋转轴的挠曲变形。发明效果根据上述的旋转式压缩机的旋转轴及旋转式压缩机，通过上述的结构，能够抑制旋转轴的挠曲并实现高效化。附图说明图1是本发明的实施方式的旋转式压缩机的纵剖视图。图2是示出本发明的实施方式的旋转式压缩机的旋转轴的图。图3是示出本发明的实施方式的旋转式压缩机的旋转轴的中间轴部的剖视图，且是示出图2的a-a剖面的图。图4a是示出作用于本发明的实施方式的旋转式压缩机的旋转轴的压缩时的制冷剂气体的载荷方向(最大气体载荷方向)与由制冷剂气体产生的载荷(最大气体载荷)的关系的实验结果的曲线图。图4b是示出本发明的实施方式的顶部与假想线y所成的角α与压力比hp/lp的关系的实验结果的曲线图。图5是示出本发明的实施方式的第一变形例的旋转式压缩机的旋转轴的中间轴部的剖视图。图6是示出本发明的实施方式的第二变形例的旋转式压缩机的旋转轴的中间轴部的剖视图。具体实施方式以下，对本发明的实施方式的旋转式压缩机1进行说明。如图1所示，旋转式压缩机1具备驱动部18、由驱动部18驱动而旋转的旋转轴15、以及收容驱动部18及旋转轴15的外壳11。该旋转式压缩机1是在外壳11的内侧下部将压缩室s设置成上下两级的所谓的双缸型的旋转式压缩机1。外壳11呈以轴线o为中心的圆筒状，在外壳11的内侧的下部隔开上下方向的间隔设置有两个盘状的工作缸12a、12b。将上侧的工作缸设为主轴侧工作缸12a，将下侧的工作缸设为副轴侧工作缸12b。在这些工作缸12a、12b的内部分别形成有圆筒状的工作缸内壁面12s1、12s2。并且，由主轴侧工作缸12a的工作缸内壁面12s1划分出第一压缩室s1，由副轴侧工作缸12b的工作缸内壁面12s2划分出第二压缩室s2。在上下的工作缸12a、12b之间设置有盘状的分隔板10。第一压缩室s1和第二压缩室s2被分隔板10隔开。在外壳11的侧面、即外周面，在与主轴侧工作缸12a、副轴侧工作缸12b的外周面对置的位置形成有开口22a、22b。在各工作缸12a、12b上，在与开口22a、22b对置的位置形成有与第一压缩室s1及第二压缩室s2连通的吸入端口23a、23b。在向外壳11内导入制冷剂(流体)之前，进行从上部的吸入口24a引入的制冷剂的气液分离的蓄能器24经由支撑件25固定于外壳11。在蓄能器24设置有吸入管26a、26b，该吸入管26a、26b用于向外壳11内的第一压缩室s1及第二压缩室s2导入在蓄能器24中被气液分离的制冷剂的气相。吸入管26a、26b的前端部通过开口22a、22b与吸入端口23a、23b连接。另外，在外壳11的上部设置有喷出在第一压缩室s1及第二压缩室s2中被压缩的制冷剂的喷出口27。驱动部18是电动马达，并具有在主轴侧工作缸12a的上方固定于外壳11的内表面的定子20、以及在定子20的内侧以与定子20对置的方式配置的转子19。如图2所示，旋转轴15具备呈以轴线o为中心沿轴线o的方向延伸的棒状的轴主体16、设置于轴主体16的主轴活塞转子14a及副轴活塞转子14b、以及配置于在轴线o的方向上被主轴活塞转子14a及副轴活塞转子14b夹着的位置的中间轴部17。轴主体16嵌入驱动部18的转子19而设置，通过向驱动部18供给电力而与转子19一起绕轴线o旋转。该轴主体16通过设置在主轴侧工作缸12a的上部的上部轴承17a及设置在副轴侧工作缸12b的下部的下部轴承17b，以能够旋转的方式支承于外壳11。主轴活塞转子14a设置于轴主体16并收容于第一压缩室s1，与轴主体16一起绕轴线o旋转。主轴活塞转子14a与轴主体16一体形成，外嵌于呈以与轴线o平行的偏心轴o1为中心的圆柱状的主轴侧偏心轴部13a，形成环状。由此，主轴活塞转子14a在轴主体16旋转时相对于轴主体16偏心地旋转。副轴活塞转子14b设置于轴主体16并收容于第二压缩室s2，与轴主体16一起绕轴线o旋转。副轴活塞转子14b与轴主体16一体形成，外嵌于呈以与轴线o及偏心轴o1平行的偏心轴o2为中心的圆柱状的副轴侧偏心轴部13b，形成环状。偏心轴o2配置在与偏心轴o1隔着轴线o对称的位置。即，主轴活塞转子14a和副轴活塞转子14b以相对于轴主体16向相位相差180度的方向偏心的状态旋转。在此，旋转轴15可以分别制造设置有主轴活塞转子14a的主轴部分和设置有副轴活塞转子14b的副轴部分并将它们接合而形成，也可以一体形成。主轴部分和副轴部分的外径也可以相互不同。接着，对中间轴部17进行说明。如图2所示，中间轴部17设置与在轴线o的方向上被主轴活塞转子14a和副轴活塞转子14b夹着的位置。即，中间轴部17在外壳11内配置在主轴侧工作缸12a与副轴侧工作缸12b之间。如图3所示，在以与轴线o正交的剖面观察中间轴部17时，中间轴部17的外周面配置在主轴活塞转子14a的外周缘14aa与副轴活塞转子14b的外周缘14ba重叠的一区域ar内。更详细而言，在本实施方式中，配置在主轴侧偏心轴部13a的外周缘13aa与副轴侧偏心轴部13b的外周缘13ba重叠的区域内。即，中间轴部17的截面形状呈大致椭圆状、橄榄球形状、或杏仁形状。由此，中间轴部17具有一对顶部17a，该一对顶部17a在轴线o的方向的整个区域范围内向与连结偏心轴o1、o2和轴线o的假想线x延伸的方向即偏心方向交叉的方向的两侧凸出。一对顶部17a设置在隔着轴线o对称的位置。各顶部17a配置在相对于沿与偏心方向正交的方向延伸的假想线y向旋转轴15的旋转方向r的后方侧偏离角度α的位置，由此，在该角度α的位置，中间轴部17的外径尺寸最大。另外，中间轴部17的外径尺寸在偏心方向上最小。顶部17a的外周面配置在与一区域ar的外缘即外周缘13aa、13ba分离的位置，即配置在比外缘靠径向内侧的位置，具有从顶部17a朝向旋转方向r的前方而向远离轴线o的方向呈凸状弯曲的圆弧状的顶部侧曲面17b和与顶部17a连续的圆弧状的偏心侧曲面17c。在本实施方式中，顶部17a设置有一对，因此，在隔着轴线o对称的位置没置有一对顶部侧曲面17b。在此，为了将中间轴部17的截面惯性矩保持较大，顶部侧曲面17b的曲率半径优选尽可能大。偏心侧曲面17c在顶部17a的旋转方向前方以无棱角的状态与顶部侧曲面17b平滑地连续。并且，偏心侧曲面17c设置在包含沿上述的偏心方向延伸的假想线x与一区域ar的外缘的交点p在内的位置，沿着外缘在外缘上延伸。在本实施方式中，顶部17a设置有一对，因此设置有隔着轴线o对称的位置的一对偏心侧曲面17c。由此，一方的偏心侧曲面17c以在旋转方向r前方与从一方的顶部17a向旋转方向r前方延伸的一方的顶部侧曲面17b连续的方式沿着一区域ar的外缘延伸，并且与另一方的顶部17a连接。另外，另一方的偏心侧曲面17c以在旋转方向r前方与从另一方的顶部17a向旋转方向r的前方延伸的另一方的顶部侧曲面17b连续的方式沿着一区域ar的外缘延伸，并且与一方的顶部17a连接。换言之，通过顶部侧曲面17b，从而中间轴部17成为从大致椭圆状、橄榄球形状、或杏仁形状将顶部17a的旋转方向的前方的部分的一部分朝向径向内侧削掉而成的形状。在此，在对顶部侧曲面17b进行加工时，为了在抑制切削量的同时进行加工，例如将加工圆的中心相对于假想线y配置在旋转轴15的旋转方向r的后方侧，从而能够呈圆弧状地对中间轴部17进行切削。并且，从假想线y到顶部侧曲面17b与在旋转方向r前方与该顶部侧曲面17b连续的偏心侧曲面17c的连接点为止的角度δ为比角度α大的值(α＜δ)，但δ也可以是尽可能接近α的值。在此，在本实施方式中，上述角度α的值例如为大于0度且小于5度的值。如图4a、图4b及表1所示，通过实验结果而能够确认到：在任一条件(hp(喷出侧压力)/lp(吸入侧压力))下，对于中间轴部17，在以沿与偏心方向正交的方向延伸的假想线y为基准而朝向旋转方向r后方大于5度且小于41度的范围内，作用最大的气体载荷。即，最大气体载荷作用的范围是α＝5度～41度的范围。[表1]最大气体载荷[n]x1.18x1.25x1.16x最大气体载荷方向[deg]96110128142与假想线y所成的角：α[deg]5142941压力比：hp/lp[-]2.84.18.621.5另外，表1中的hp/lp的值假定为通常的空调机中的hp/lp而设定。根据以上说明的本实施方式的旋转式压缩机1，中间轴部17的顶部17a配置于相对于与偏心方向正交的方向以大于0度且小于5度的角度向旋转方向r的后方侧偏移了的位置。即，在沿与偏心方向正交的方向延伸的假想线y上未配置顶部17a。因此，在设置有顶部17a的位置，中间轴部17的直径最大，因此能够在该位置增大中间轴部17的截面惯性矩，能够提高中间轴部17的刚性。因此，即使在压缩时的载荷作用于各活塞转子14a、14b时，也能够抑制旋转轴15的挠曲变形。特别是得到如下见解：如上述的图4a、图4b及表1所示，针对中间轴部17，压缩时的最大载荷在旋转方向r的后方侧5度以上且41度以下的范围内作用。因此，在比顶部17a靠旋转方向r的前方侧处不作用压缩时的最大载荷。关于这一点，在本实施方式中，将顶部17a配置在相对于与偏心方向正交的方向朝旋转方向r的后方侧偏离大于0度且小于5度的角度α的位置，因此，与顶部17a相比，旋转方向r的前方侧的中间轴部17的粗度与圆柱形状相比变细。但是，在该中间轴部17的粗度变细的部分，如上所述，在压缩时作用的载荷比最大载荷变小，因此，即使在上述的位置设置顶部17a，也能够充分确保中间轴部17的强度。并且，也能够实现中间轴部17的轻量化。另外，在本实施方式中，中间轴部17的外周面配置在主轴活塞转子14a的外周缘与副轴活塞转子14b的外周缘重叠的一区域ar内，以在顶部17a的旋转方向r的前方侧对中间轴部17的外周面进行切削的方式形成有顶部17a。因此，在旋转轴15旋转时，存在于中间轴部17周围的润滑油朝向中间轴部17的顶部17a被顺畅地引导，并朝向旋转方向r的后方在中间轴部17的外周面顺畅地流通。因此，能够降低旋转时润滑油被中间轴部17搅拌时的搅拌损失。特别是，在本实施方式中，作为中间轴部17的外周面而设置顶部侧曲面17b和偏心侧曲面17c，从而在比顶部17a靠旋转方向r的前方侧，在中间轴部17的外周面形成从上述交点p朝向顶部17a无棱角的平滑的曲面。因此，在润滑油被旋转轴15搅拌时，润滑油从偏心侧曲面17c朝向顶部侧曲面17b被这些面引导而顺畅地流通。因此，即使是具有顶部17a的中间轴部17，也能够降低润滑油的搅拌损失。并且，通过在隔着轴线o对称的位置设置一对顶部17a，能够确保中间轴部17的强度，并且能够在中间轴部17的外周面顺畅地引导润滑油从而进一步降低润滑油的搅拌损失。并且，在旋转时，作用于中间轴部17的顶部17a的位置的离心力在顶部17a彼此抵消，从而能够提高旋转轴15的旋转时的稳定性。以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但各实施方式的各结构及它们的组合等是一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换及其他变更。另外，本发明并不限定于实施方式，仅由技术方案限定。例如，也可以如图5所示那样，顶部17a仅设置在一处。并且，该顶部17a配置在相对于与偏心方向正交的假想线y向旋转方向r的后方偏离大于0度且小于5度的角度β的位置。并且，如图6所示，顶部17a设置有一对，各顶部17a所配置的位置配置在相对于与偏心方向正交的假想线y向旋转方向r的后方偏离角度θ1、θ2的位置。θ1、θ2是相互不同的角度，均为相对于与偏心方向正交的假想线y在旋转方向r的后方大于0度且小于5度的角度。另外，中间轴部17的顶部侧曲面17b并不限定于圆弧状的曲面，例如也可以形成为平面状。另外，顶部17a也可以配置在一区域ar的外部。另外，上述的角度α、β、θ1、θ2作为一例而设为大于0度且小于5度的值，但并不限定于此。即，只要与轴线o的距离最大的顶部17a位于在中间轴部17作用最大载荷的位置即可，因此α、β、θ1、θ2的值只要大于0度且小于45度即可。特别是，在顶部17a配置在一区域ar的外部的情况下，在顶部17a的旋转方向r的后方，中间轴部17的直径不会极端地变小，因此考虑到这一点，也可以不将α、β、θ1、θ2限定为如上述那样大于0度且小于5度的值。产业上的可利用性根据上述的旋转式压缩机的旋转轴及旋转式压缩机，通过上述的结构，能够抑制旋转轴的挠曲而实现高效化。附图标记说明：1...旋转式压缩机10...分隔板11...外壳12a...主轴侧工作缸12b...副轴侧工作缸12s1、12s2...工作缸内壁面13a...主轴侧偏心轴部13b...副轴侧偏心轴部13aa、13ba...外周缘14a...主轴活塞转子14b...副轴活塞转子14aa、14ba...外周缘15...旋转轴16...轴主体18...驱动部17...中间轴部17a...顶部17b...顶部侧曲面17c...偏心侧曲面19...转子20...定子22a...开口22b...开口23a...吸入端口23b...吸入端口24...蓄能器24a...吸入口25...支撑件26a...吸入管26b...吸入管27...喷出口s...压缩室s1...第一压缩室s2...第二压缩室r...旋转方向o...轴线o1...偏心轴o2...偏心轴ar...一区域x...假想线p...交点。当前第1页12