JP2001050163A - 圧縮機ケーシングへの内部機構の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機構やケーシングに歪みが生じることを
回避でき、且つスパッタの発生を防止しながらも内部機
構を圧縮機ケーシングに隙間無く一体的に接合すること
ができる接合方法を提供する。 【解決手段】 圧縮機のシリンダ３１をケーシング２内
に一体的に組み付けるに際し、シリンダ３１の外周面に
凹陥部３５を形成しておく。ケーシング２の表面側から
凹陥部３５に向けて回転するかしめパンチ６３を押し当
てて、ケーシング２の一部分を凹陥部３５に沿わせて塑
性変形させる。かしめパンチ６３は略円柱状であって、
その回転中心はかしめパンチ６３の中心軸に対して偏心
している。塑性変形後にケーシング２表面に形成された
凹部２１に対して、ＭＡＧ溶接により溶接金属を埋め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、圧縮機ケ
ーシングの内面に圧縮機構や電動機等の内部機構を接合
する接合方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷凍装置等に使用される圧縮
機は、ケーシング内に圧縮機構及びこの圧縮機構を駆動
させるための電動機が収容されている。上記圧縮機構の
一例としてロータリ式のものが知られている。この種の
圧縮機構は、円筒状のシリンダ内部でロータリピストン
が偏心回転運動することにより圧縮室を収縮して冷媒を
圧縮する。

【０００３】また、この圧縮機の組み立て作業におい
て、圧縮機構をケーシング内に組み付ける際には、シリ
ンダ外周面をケーシング内周面に溶接等の手段により一
体的に組み付けるようにしている。例えば特開平６−３
１７２８１号公報に開示されているものでは、栓溶接に
よってシリンダをケーシングに組み付けている。具体的
には、図５に示すように、ケーシングａの側面のうち圧
縮機構が収容される部分に対向して貫通孔ｂを形成して
おく。ケーシングａ内の所定位置に圧縮機構を収容した
状態で、圧縮機構のシリンダｃ外面のうちケーシング貫
通孔ｂに臨む部分を溶融させると共に貫通孔ｂ内を溶接
金属ｄ（図５に斜線を付している）により埋めるように
溶接していく。このような溶接箇所をケーシングａの周
方向の複数箇所（３箇所や６箇所）に設け、シリンダｃ
をケーシングａ内に一体的に組み付けている。

【０００４】また、シリンダｃをケーシングａに組み付
ける他の手法として、プレスによるかしめ加工も採用さ
れている。つまり、図６に示すように、シリンダｃの外
周面に凹陥部ｅを形成しておき、このシリンダｃを円筒
状のケーシングａ内の所定位置に収容した状態で、ケー
シングａ外側から凹陥部ｅに向かってパンチｆを打ち込
む。これにより、ケーシングａの一部を凹陥部ｅ内に塑
性変形させ、これによってケーシングａ内側にシリンダ
ｃを保持させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した各
従来技術では以下に述べる課題があった。

【０００６】先ず、栓溶接によるもの（図５に示すも
の）では、溶接時に発生する熱の影響によって圧縮機構
やケーシングに歪みが発生したり残留応力が生じたりす
る。これらが原因で圧縮機構の圧縮動作に支障を来して
しまうことが懸念される。

【０００７】また、溶接部分にスパッタが発生し、これ
がケーシング内に入り込んでしまう可能性がある。この
ため、このスパッタが圧縮機構の内部に入り、シリンダ
とピストンの間に噛み込んで圧縮動作に支障を来す虞れ
がある。この不具合を解消するために、従来は、圧縮機
構をケーシング内の比較的高い位置に配設し、溶接部分
から落下するスパッタが圧縮機構に入り込み難い構成を
採用している。つまり、ケーシング内の下側に電動機を
配設し、上側に圧縮機構を配設する構成を採用してい
る。また、圧縮機を横置き型にすることによってスパッ
タが圧縮機構に入り込み難くしたものもある。

【０００８】これら構成の場合、圧縮機構の配設位置や
圧縮機の構造に制約を受けることから、圧縮機の設計自
由度が拘束されてしまう。そればかりでなく、圧縮機構
を高い位置に配設したものでは、ケーシング内の底部に
貯留されている潤滑油を圧縮機構まで汲み上げるための
ポンプ（捩子溝ポンプ）が必要になり、圧縮機内部の構
成の複雑化を招くことになっていた。

【０００９】また、上記スパッタが電動機のマグネット
に吸着されることがあり、これが原因で電動機の効率を
悪化させたり、その駆動に支障を来してしまう可能性も
ある。

【００１０】このスパッタによる悪影響を回避する一つ
の手法として、溶接作業の後、ケーシング内のスパッタ
を除去する作業を行うことが考えられる。しかし、これ
では、圧縮機の製造工程が増えてしまい好ましくない。
また、この場合、シリンダとケーシングとの間の僅かな
隙間に残存したスパッタを除去することは難しく、この
残存したスパッタが圧縮機運転中に隙間から排出され、
圧縮機構に入り込むなどして、上記と同様の不具合を生
じることになる。

【００１１】更に、上記溶接によるものでは、溶接不良
が生じた場合、ケーシングａの貫通孔ｂを完全に閉塞す
ることができない可能性がある。この場合、圧縮機内に
充填された冷媒の漏れが発生してしまう。

【００１２】特に、一般的な圧縮機では、ケーシングは
炭素鋼材料であるのに対し、シリンダは鋳鉄材料であ
る。このように異種金属の溶接であるために、その溶接
強度を十分に確保することが難しい点も従来から課題と
されていた。

【００１３】一方、かしめ加工によるもの（図６に示す
もの）では、塑性加工に伴う歪みがかしめ部分以外の箇
所に悪影響を与える可能性がある。例えば、圧縮機構の
構成部品に塑性変形を生じさせてしまったり、ケーシン
グに形成された配管接続口が変形してしまったりといっ
た様々な不具合を引き起こす可能性がある。

【００１４】更には、かしめ部分に生じるスプリングバ
ックにより、このかしめ部分と凹陥部との間に隙間が生
じ（図６のＡ参照）、この部分に空気が残存してしま
う。圧縮機は、完成後、内部が真空引きされて冷媒や潤
滑油が充填されるが、上記真空引きの際にこの残存空気
を除去することは難しい。このため、この空気が運転中
にケーシング内部空間に漏れ出すことにより、冷媒や潤
滑油を劣化させたり、この空気が冷媒回路を循環して冷
凍能力を低下させたりする虞れがある。また、このかし
め部分と凹陥部との間の隙間の存在により、シリンダを
ケーシング内に強固に固定することができず、場合によ
っては、シリンダが、がたついて振動や騒音の発生原因
となることもあった。

【００１５】このように、シリンダをケーシングに組み
付ける従来の工法は、何れの場合も不具合があり、最適
な接合方法は未だ提案されていない。

【００１６】また、このようなスパッタによる悪影響や
かしめ加工による悪影響は、圧縮機におけるシリンダを
ケーシングに組み付ける際ばかりでなく、電動機のステ
ータをケーシングに組み付ける場合にあっても生じるこ
とが多い。

【００１７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、圧縮機構やケーシン
グに歪みが生じることを回避でき、且つスパッタの発生
を防止しながらも内部機構を圧縮機ケーシングに隙間無
く一体的に接合することができる接合方法を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記目的を達成するために、本発明は、内部機構（例え
ば圧縮機構のシリンダ）に形成した凹陥部の内部に向け
て圧縮機ケーシングを塑性変形させることでこの両者を
接合するに際し、塑性変形させるための工具を偏心回転
運動させるようにし、また、この塑性変形によって生じ
た圧縮機ケーシング表面の凹部を溶接金属によって埋め
るようにしている。

【００１９】−解決手段− 具体的に、本発明は、圧縮機ケーシングの内面に内部機
構を接合する接合方法を前提とする。この接合方法とし
て、内部機構の外面に凹陥部を形成しておき、上記内部
機構を圧縮機ケーシング内に挿入した後、回転体を、そ
の軸心に対して偏心した回転中心回りに回転させながら
圧縮機ケーシングの外面から凹陥部に向けて押し当て
て、圧縮機ケーシングの一部分を上記凹陥部内に沿わせ
て塑性変形させる。その後、上記塑性変形により圧縮機
ケーシングの外面に形成された凹部を溶接金属によって
埋める溶接作業を行うようにしている。

【００２０】この特定事項により、回転体を偏心回転運
動させながら圧縮機ケーシングの外面に押し当てること
により、圧縮機ケーシングの一部分は内部機構の凹陥部
の形状に沿って変形する。このため、内部機構や圧縮機
ケーシングに生じる歪みや残留応力を抑制しながら内部
機構を圧縮機ケーシングに接合することができる。ま
た、圧縮機ケーシングにはスプリングバックは生じな
い。従って、歪みや残留応力による悪影響を回避しなが
ら、圧縮機ケーシングに対して内部機構を隙間なく接合
できる。また、スパッタが発生しないため、このスパッ
タによる悪影響も回避される。更に、圧縮機ケーシング
に貫通孔を形成しないので、ケーシング内に冷媒を充填
した際に、溶接不良が原因で冷媒が漏れるといった状況
も生じることがない。

【００２１】また、回転体は偏心回転運動するものであ
るため、塑性変形する圧縮機ケーシングを凹陥部内の形
状に容易に沿わせることができる。また、回転体の外径
よりも広い範囲に亘って圧縮機ケーシングを塑性変形さ
せることが可能になり、広範囲を効率良く接合すること
が可能になる。

【００２２】更に、圧縮機ケーシングを塑性変形させた
場合、この圧縮機ケーシングが部分的に薄肉になる可能
性があるが、圧縮機ケーシングの表面に形成された凹部
を溶接金属によって埋めることにより、この薄肉になっ
た部分の強度を補うことができ、接合部分に十分な強度
を確保することができる。また、圧縮機ケーシング表面
に凹部が残らないので、圧縮機の見栄えも良好になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、本発明を、圧縮機の
シリンダとケーシングとの組み付けに利用した場合につ
いて説明する。

【００２４】−圧縮機の構成説明− 図１は、ロータリピストン型の圧縮機１の内部構造を示
している。この図に示すように、本形態に係る圧縮機１
は、ケーシング２内底部に配設された圧縮機構３と、ケ
ーシング２内上部に配設された電動機４とを備えてい
る。圧縮機構３は、略円筒状のシリンダ３１内部でロー
タリピストン３２が偏心回転運動することにより圧縮室
３３を収縮して冷媒を圧縮する。つまり、電動機４のロ
ータ４１から鉛直下方に延びるクランク軸４２の下端に
偏心カム４３が備えられ、この偏心カム４３がロータリ
ピストン３２内部に挿入されている。電動機４の駆動に
伴うクランク軸４２の回転によりロータリピストン３２
がシリンダ３１内部で偏心回転運動する。このピストン
３２は外周面の一部がシリンダ３１内面に接触している
と共に、ピストン３２とシリンダ３１との間に形成され
た圧縮室３３を高圧室と低圧室とに仕切るベーン３４が
ピストン３２外周面に押し当てられている。このピスト
ン３２の回転により圧縮室３３を収縮し、吸入管５から
圧縮室３３内に吸入した冷媒を圧縮して高温高圧にして
吐出するようになっている。

【００２５】−接合装置の説明− 上記圧縮機構３のケーシング２内への組み付けは以下の
接合装置６によって行われる。図２（ａ）に示すよう
に、この接合装置６はモータ６１の駆動軸６２の先端に
回転体としての略円柱状のかしめパンチ６３が備えられ
ている。モータ６１の駆動により、このかしめパンチ６
３が回転するようになっている。

【００２６】また、この接合装置６の特徴としては、図
３に示すように、モータ駆動軸６２の回転中心（図中二
点鎖線で示している）がかしめパンチ６３の中心軸（図
中一点鎖線で示している）に対して僅かに偏心（偏心量
δ）していることにある。このため、モータ６１が駆動
すると、かしめパンチ６３はモータ駆動軸６２の回転中
心回りを公転しながら自転する。図３の実線は、かしめ
パンチ６３が最上部の公転位置にある状態を示してお
り、図３の破線は、かしめパンチ６３が最下部の公転位
置にある状態を示している。また、図４は、かしめパン
チ６３をその軸心方向から見た図であって、かしめパン
チ６３が回転した際の回転角度９０°おきの各々の位置
を実線及び二点鎖線で示している（各角度での位置を
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示している）。

【００２７】更に、このかしめパンチ６３は軸心方向
（図２（ａ）の左右方向）に進退移動自在となってい
る。この進退のための機構としては、かしめパンチ６３
のみがモータ６１に対して進退移動するものであった
り、図示しないモータ台がスライド移動することによっ
てモータ６１とかしめパンチ６３とが一体的に進退移動
するものであってもよい。

【００２８】−かしめ部分の形状− 次に、上記接合装置６によって接合されるシリンダ３１
及びケーシング２の形状について説明する。図３に示す
ように、シリンダ３１の外周面には凹陥部３５が形成さ
れている。この凹陥部３５は、上記接合装置６によって
ケーシング２が塑性変形される際、この変形部分が嵌ま
り込む部分である。この凹陥部３５は円柱状の凹部であ
って、その外径寸法は以下の（１）式が成り立つように
設定されている。

【００２９】 （凹陥部の外径寸法：α）＝（かしめパンチの先端部分の外径：β）＋ （ケーシングの板厚寸法：γ）×２＋（偏心量δ）×２ …（１） 尚、この凹陥部３５の外径寸法αを上述の式で導かれる
ものよりも僅かに小さく設定すれば、かしめパンチ６３
によってケーシング２の塑性加工部分を凹陥部３５の内
周面に押圧することができ、この凹陥部３５の内周面と
ケーシング２との間に隙間が生じることを確実に阻止す
ることが可能になる。

【００３０】−接合装置６による接合動作の説明− 次に、上述の接合装置６を使用して圧縮機構３のシリン
ダ３１をケーシング２内に組み付ける作業について説明
する。

【００３１】先ず、ケーシング２外において、圧縮機構
３の組み立て及びこの圧縮機構３と電動機４との組み付
けを行っておく。また、シリンダ３１には、その外周面
の周方向の３箇所（または６箇所）に上記凹陥部３５を
形成しておく。その後、予め円筒形状に形成しておいた
ケーシング２に対して圧縮機構３及び電動機４を挿入す
る。圧縮機構３を所定位置まで挿入した状態で、図２
（ａ）に示すように、上記凹陥部３５に対面させて接合
装置６を設置する。

【００３２】接合装置６のモータ６１を駆動することに
よりかしめパンチ６３を回転させる。このかしめパンチ
６３を回転させながらケーシング２の表面に向かって前
進させる（図２（ａ）の矢印参照）。かしめパンチ６３
の先端をケーシング２の外面に接触させ、更に、かしめ
パンチ６３を前進させていくと、ケーシング２は凹陥部
３５の形状に沿って塑性変形する。この際、かしめパン
チ６３は偏心回転運動するため、ケーシング２は凹陥部
３５の内周面に向かって押し広げられながら、この凹陥
部３５の形状に沿って塑性変形する。そして、ケーシン
グ２の内側面が凹陥部３５の底面に押圧された時点でモ
ータ６１の駆動を停止し、かしめパンチ６３を後退させ
て引き抜く。

【００３３】これにより、図２（ｂ）に示すように、ケ
ーシング２は、シリンダ３１の凹陥部３５との間に隙間
が生じること無しに、この凹陥部３５に入り込むことに
なる。

【００３４】その後、上記加工によってケーシング２の
表面に形成された凹部２１を溶接金属８で埋める溶接作
業を行う。この溶接は、例えばＭＡＧ溶接により行わ
れ、図２（ｃ）に示すように、この凹部２１全体に溶接
金属８が充填される。

【００３５】以上の動作により、圧縮機構３がケーシン
グ２内に組み付けられる。 −実施形態の効果− 上述のように、本形態では、かしめパンチ６３の偏心回
転運動によってケーシング２を塑性変形させている。こ
のため、ケーシング２を凹陥部３５の形状に沿って容易
に変形させることができ、かしめパンチ６３のケーシン
グ２に対する押し込み力は小さくて済む。また、圧縮機
構３やケーシング２に生じる歪みや残留応力が抑制され
るので、圧縮機構３の圧縮動作に支障を招くことは無
く、配管接続口等が変形するといった不具合を生じるこ
ともない。

【００３６】また、ケーシング２の塑性加工部分にはス
プリングバックは生じないため、ケーシング２とシリン
ダ３１とを隙間なく接合できる。そのため、ケーシング
２とシリンダ３１との間に空気が残存することを回避で
き、空気による冷媒や潤滑油の劣化を防止でき、シリン
ダ３１のがたつきも回避できる。

【００３７】更に、スパッタが発生しないため、スパッ
タ除去作業が不要になり、且つスパッタによる悪影響を
回避することもできる。つまり、圧縮機構３をケーシン
グ２内の下部に配設しても、シリンダ３１とピストン３
２との間に異物が噛み込んでしまう虞れはなくなり、且
つ、スパッタがモータに吸着されてモータの駆動に支障
を招くといったこともなくなって、圧縮機１の信頼性の
向上を図ることができる。また、圧縮機構３の配設位置
に制約を受けないので圧縮機１の設計自由度の向上を図
ることもできる。

【００３８】また、ケーシング２に貫通孔を形成するも
のではない。従来の栓溶接によるものでは溶接不良が生
じた場合に、貫通孔から冷媒が漏れる可能性があった
が、本形態のものでは、冷媒が漏れ出ることはない。

【００３９】加えて、ケーシング２表面に形成された凹
部２１を溶接金属８で埋める溶接作業を行ったことによ
り、この部分の断面積を大きく確保することができて、
ケーシング２全体の強度の向上を図ることができる。つ
まり、この凹部２１ではケーシング２の肉厚が部分的に
薄肉になる可能性があるが、この部分を溶接金属によっ
て埋めることにより、この薄肉になった部分の強度を補
うことができる。また、ケーシング２表面に凹部２１が
残らないので、圧縮機１の見栄えも良好になる。

【００４０】−他の実施形態− 上述した実施形態では、ロータリピストン型の圧縮機１
に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこ
れに限らずスクロール型やレシプロ型等の種々の圧縮機
に対しても適用可能である。

【００４１】また、本発明に係る接合方法及び接合装置
６は、圧縮機１のシリンダ３１とケーシング２との組み
付けに利用する場合に限らず、モータとケーシング２と
の組み付けに利用することも可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、内部機
構に形成した凹陥部の内部に向けて圧縮機ケーシングを
塑性変形させることでこの両者を接合するに際し、塑性
変形させるための工具を偏心回転運動させるようにし、
また、この塑性変形によって生じた圧縮機ケーシング表
面の凹部を溶接金属によって埋めるようにしている。こ
のため、内部機構や圧縮機ケーシングに生じる歪みや残
留応力を抑制することができる。また、圧縮機ケーシン
グの塑性加工部分にはスプリングバックは生じないた
め、圧縮機ケーシングと内部機構とを隙間なく接合でき
る。そのため、圧縮機ケーシングと内部機構との間に空
気が残存することを回避でき、空気による冷媒や潤滑油
の劣化等を防止できる。また、内部機構のがたつきも回
避できるため、圧縮機運転中の振動及び騒音を低減する
ことができる。更に、スパッタが発生しないため、スパ
ッタ除去作業が不要になり、且つスパッタによる悪影響
を回避することもでき、圧縮機の信頼性の向上を図るこ
とができる。加えて、本発明は圧縮機ケーシングに貫通
孔を形成するものではない。従来の栓溶接によるもので
は溶接不良が生じた場合に、貫通孔から冷媒が漏れる可
能性があったが、本発明では冷媒が漏れ出ることはな
く、これによっても圧縮機の信頼性の向上を図ることが
できる。

【００４３】また、圧縮機ケーシング表面に形成された
凹部を溶接金属で埋める溶接作業を行ったことにより、
この部分の断面積を大きく確保することができて、圧縮
機ケーシングの強度の向上を図ることができる。つま
り、この凹部では圧縮機ケーシングの肉厚が部分的に薄
肉になる可能性があるが、この部分を溶接金属によって
埋めることにより、この薄肉になった部分の強度を補う
ことができる。また、圧縮機ケーシング表面に凹部が残
らないので、圧縮機外観の見栄えも良好に確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るロータリピストン型の圧縮機の
内部構造を示す図である。

【図２】接合動作を説明するための図である。

【図３】接合部分及びかしめパンチの構成を説明するた
めの図である。

【図４】かしめパンチの移動軌跡を示す図である。

【図５】栓溶接による従来例を示す図である。

【図６】プレス加工による従来例を示す図である。

【符号の説明】

２ ケーシング ２１ 凹部 ３ 圧縮機構（内部機構） ３５ 凹陥部 ６３ かしめパンチ（回転体） ８ 溶接金属 δ 偏心量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機ケーシングの内面に内部機構を接
   合する接合方法において、 上記内部機構の外面に凹陥部を形成しておき、 上記内部機構を圧縮機ケーシング内に挿入した後、 回転体を、その軸心に対して偏心した回転中心回りに回
   転させながら上記圧縮機ケーシングの外面から凹陥部に
   向けて押し当てて、圧縮機ケーシングの一部分を上記凹
   陥部内に沿わせて塑性変形させ、 その後、上記塑性変形により圧縮機ケーシングの外面に
   形成された凹部を溶接金属によって埋める溶接作業を行
   うことを特徴とする圧縮機ケーシングへの内部機構の接
   合方法。