JP2001065457A - 圧縮機 - Google Patents

圧縮機

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JP2001065457A
JP2001065457A JP27287899A JP27287899A JP2001065457A JP 2001065457 A JP2001065457 A JP 2001065457A JP 27287899 A JP27287899 A JP 27287899A JP 27287899 A JP27287899 A JP 27287899A JP 2001065457 A JP2001065457 A JP 2001065457A
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Masaharu Koyama
正春 小山
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KOYAMA CHIYUUKOUSHIYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は素材を鋳物形態としたベアリングのボ
ルト穴及び弁室の大半を無加工することにより安価で且
つ生産性の良い圧縮機を得るものである。 【解決手段】本発明は軸受部及びフランジ部とからなる
ベアリング素材を鋳物で形成した圧縮機において、シェ
ル型を使用して上記ベアリングの組立固定用ボルト穴を
無加工とし、安価で且つ生産性の良い圧縮機を得るよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はベアリング素材を鋳
物形態としたベアリングのボルト穴及び弁室の大半をベ
アリング素材そのままの無加工にすることにより、省資
源化を図り安価で且つ生産性の良い圧縮機を得るように
した発明に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の圧縮機の構造を図8、図9を参照
しながら説明する。図8は従来一般に使用されているロ
ータリ圧縮機の縦断面図を示し、図9は図8のサブベア
リング12の斜視図である。先ず図8に於いて密閉容器
1内には回転子2と固定子3からなる電動機4と冷媒を
圧縮する圧縮要素5が配設されている。而して上記固定
子3は密閉容器1の内周面との間で焼嵌め等の手段で固
定されている。又回転子2は電動機4と圧縮要素5をつ
なぐクランク軸6に焼嵌め等の手段で固定されている。
また、圧縮要素5はこのクランク軸6によって駆動され
るローラ7と円筒状気筒であるシリンダ8のローラ7に
当接し、シリンダ8内を仕切るベーン9とシリンダ8の
両側に配設され数本のボルト10により固定されるメイ
ンベアリング11とサブベアリング12等によって構成
されている。
【0003】次にサブベアリング12を中心に図8を参
照しつつ図9を用いて説明する。上記サブベアリング1
2にはシリンダ8内で圧縮された冷媒を密閉容器1内に
吐出する弁装置13が具備されている。この弁装置13
は、サブベアリング12のフランジ部12dに設けられ
ている。また上記弁装置13の弁室12aはフランジ部
12dに機械加工を施し凹部を設け、そこを弁室12a
としている。
【0004】この弁室12aの底壁12cにシリンダ8
の内部空間に連通する吐出穴12bが設けられている。
また弁室12aの底壁12cには吐出穴12bを開閉自
在に閉じる弁装置13を構成する吐出弁14が弁室12
aに配置されている。15は弁押えで長手方向に曲げて
形成され吐出弁14の開弁高さを制限する。しかしてこ
の弁押え15は吐出弁14の上にボルト16により締付
け固定されている。ここで弁装置13を具備したサブベ
アリング12の構造について以下詳述する。
【0005】一般に、この種のサブベアリング12の素
材は粉末冶金法で製造した焼結材あるいは鋳型に溶湯を
注ぐ方式の砂型鋳造法で製造した鋳物である。又、上記
軸受部12f及びフランジ部12dとが一体に形成され
ている。
【0006】ここで一般に使用されている砂型鋳造法で
作られたベアリングの例で説明すると素材を加工してロ
ータリ圧縮機の構成部品(サブベアリング)とする場合
にはクランク軸6との摺動面となる軸受部12fの内径
及びシリンダ室8bを構成するためのフランジ部12d
のシリンダ取付面側12gを高精度に仕上げ加工してい
る。
【0007】またフランジ部12dの外周付近にはシリ
ンダ8にサブベアリング12を固定するためのボルト穴
12eを機械加工にて穴明けしている。また、フランジ
部12dのシリンダ室8bと反対側の端面には凹状の弁
室12aが、これまた機械加工により深く掘り下げ形成
してある。深く掘り下げる理由は吐出穴12bの容積が
圧縮室のデッドボリュームとなるため、これを小さくす
るためである。このことによって圧縮要素5の圧縮効率
が向上する様に構成されている。
【0008】以上の様に構成されたサブベアリング12
を具備したロータリ圧縮機は電動機4に通電されると回
転子2が回転する。こうすると回転子2に圧入されてい
るクラン軸6が回転する。この回転に伴いローラ7とシ
リンダ8の内周面8a、ベーン9によって形成される空
間において冷媒が圧縮され吐出穴12bを通り吐出弁1
4を押し上げ、吐出サイレンサー17内に吐出され、つ
いでに密閉容器1内に一旦吐出される。この吐出された
冷媒は吐出管18を通して冷凍サイクル(図示せず)へ
吐出される。このことにより空気調和機(エアコンを含
む)及び冷蔵庫、除湿機等の各機器は他の冷凍サイクル
構成部品を伴って冷却作用を行なう。尚一般的に使用さ
れているベアリングの従来例としては特公平7〜651
1号公報等がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この種の鋳物形態とし
たベアリングは素形材製品加工法で分けると粉末冶金法
と普通鋳造法で作られるものが大半である。すなわち粉
末冶金法で製造する焼結形態のベアリング素材は、成形
型が精密で製品に切削などの後加工をほとんど要しなく
切削加工の手間を節約できることが一般に良く知られて
いるが、この粉末冶金法は、まず原料粉末を製造し、こ
れを加圧成形して焼結するものであること、及び粉末が
同じ金属の溶解原料より相当に高価であること、また成
形型が精密であるため、これまた高価であること等でベ
アリング素材の単価としてはかなり割高となり圧縮機の
原価アップの要因となっていた。
【0010】また、焼結形態のベアリングは内部に微細
気孔が存在するためこの気孔にベアリング素材の後加工
に使用する研削加工油が浸透し、この浸透した加工油が
圧縮機に組込まれた後に、ベアリング表面ににじみ出
て、ベアリングの摺動面がべとつき、この影響により圧
縮機のロックを招いたり、このにじみ出た不純物が冷凍
サイクルのキャピラリチューブの内壁に堆積してキャピ
詰りの原因となる等の欠点があった。さらに、この微細
気孔が強度を低下させる原因にもなっていた。
【0011】一方、普通鋳造法で作られる鋳物形態のベ
アリング素材は砂型造形法の鋳型に溶湯を注いで鋳物素
材が作られる。鋳造に適する砂型としては 粘土を粘結剤とする鋳型 無機自硬性鋳型 有機自硬性鋳型 流動自硬性鋳型 等があるが、この種のベアリング素材としては粘土を粘
結剤とする鋳型が広く使われている。
【0012】この鋳型は生型と乾燥型に大別され、生型
は造型後水分を含んだ状態で鋳込みを行うものであり、
乾燥型は造型後に熱を加えて水分を除去したものであ
る。乾燥を行なうと粘土は硬化するので乾燥型は大物用
の鋳型に適している。圧縮機用のベアリング素材には生
型が採用されており、この素材には山砂と称し粘土が適
量に含まれていて、そのまま水分を加えるだけで造型し
得るものや機械化造型に適合する合成砂が使用される。
合成砂は骨材としてのけい砂と粘結剤としてのベントナ
イトおよび水分から構成されておりこれらの素材は安価
で繰り返し循環使用できることが大きな特徴である。
【0013】しかし、この上記鋳造法は上記の如く鋳
型は生であるため強度が弱く湯の力で型くずれを起こし
精密鋳造には不適であり複雑な形状の成形ができず、後
加工(追加工)により製品を作ることが多くなり、加工
の手間がかかる欠点がある。また量産する時には、これ
の加工設備費用が大きくなり、コスト増大になる等の問
題を有していた。さらに、この鋳造法は鋳込み後の砂落
しが困難であると云う課題もあった。
【0014】
【問題点を解決するための手段】本発明は前記焼結剤の
課題を解決すると共に普通鋳造法の課題を解決すべく、
安価な普通鋳造法に改良を加えたものである。即ち砂型
鋳造法で作った素材で出来なかったロータリ圧縮機構成
部品たるベアリングのボルト穴等をシェル型を使って後
加工なしで素材のまま(機械加工を行なうこと)で使え
る部分を作るようにしたものである。換言すると、軸受
部及びフランジ部とからなるベアリング素材を鋳物で形
成した圧縮機において、上記ベアリング素材を作るに当
り、シェル型を使用すると共に素材加工後のベアリング
の組立固定用ボルト穴を素材成形のままの無加工とした
ものである。
【0015】更にはベアリングの組立固定用ボルト穴及
び上記フランジ部に弁装置を収納する弁室を設けると共
に、その弁室の弁取付面及び弁座を除く弁室の底壁及び
外周を素材成形のままの無加工としたものであるから、
ボルト穴に加え弁取付面及び弁座を除く弁室の底壁及び
外周部を切削加工機を必要としなくしたものである。
【0016】また、フランジ部に設けられるシリンダの
吐出穴をベアリング素材成形のままの無加工としたもの
であるので、これまたこの吐出穴形成の加工機を必要と
しないものである。
【0017】また、鋳型の型合せ面をベアリングのフラ
ンジ部の後加工部となるシリンダ側面に設けるようにし
たものであるから型合せ部に出来てしまうバリは通常工
程において削除されてしまうものである。
【0018】また、弁室の掘り下げ深さをフランジ部肉
厚の1/2以下になる様にし、弁取付面及び弁座の後加
工代を0.1〜1mm以下となるようベアリング素材を
成形したものであるから、素材にわずかの加工を施した
だけで圧縮機の構成部品たるベアリングが容易に得られ
るものであり加工機の刃物の消耗が激減することは勿
論、後加工するにしても短時間で済むものである。
【0019】また、少なくとも軸受け内径及びシリンダ
側端面及び弁室の取付面と弁座に切削仕上げ加工を施
し、その他は無加工とすると共に上記切削仕上げ代を1
mm以下となるようベアリング素材を成形したものであ
るから、素材そのままがほぼ製品重量となり、原価的に
も省資源的にも優れたベアリングが得られるものであ
る。
【0020】更には、ベアリングの軸受部外径をフラン
ジ部から遠ざかるに従って外径が小さくなるようシェル
型を使った鋳物で形成し、この部分の外径をベアリング
素材そのままの無加工としたので、安価なメインベアリ
ングが得られるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下本発明の詳細を図に示す一実
施例で説明する。図1は本発明を備えたサブベアリング
の説明斜視図、図2は図1のBB断面図、図3は図1に
示すサブベアリングを作るときに使用するシェル型の模
型の平面図、図4は図3のCC断面図、図5は図3及び
図4に示す模型でシェル型を製作する状態を示す図。図
6はシェル型を使ってサブベアリングを作るとき、上枠
と下枠の組合せた状態を示す図。
【0022】以下図に於いて(図1、図2に於いて)説
明する。21はサブベアリング、このサブベアリング2
1は空気調和機或いは冷蔵庫、除湿機等に使われるロー
タリ圧縮機に使われるものでクランク軸(図示せず)の
軸受を構成すると共にサブベアリングとメインベアリン
グ(後述する)とシリンダ(図示せず)と一緒になっ
て、図には示していないがメインベアリング、シリンダ
等を伴って、従来例に説明したシリンダ室を構成してい
る。
【0023】このサブベアリング21も軸受部21aと
フランジ部21bより構成されている。22はフランジ
部21bに設置される弁装置、23は弁室。この弁室2
3はフランジ部21bの肉厚を薄くする方向にフランジ
部21bに凹部を設けることにより作られている。23
aは弁取付面であり、23bは弁座を示す。24は吐出
弁であり、25は弁押え26は上記吐出弁24、弁押え
25を先の弁室23に取付ける為のボルトである。27
は吐出穴である。これらは何れも従来例で説明したもの
と同じ機能を持ち作用を果すものである。
【0024】しかして、上記サブベアリング21の素材
はシェル型を使って作られている。従って上記弁室23
は従来と異なり後述するシェル型を使って形成されてい
る。この為サブベアリング21は機械加工で作られたも
のではなく鋳造工程で作られたものである。詳説するな
らばこの弁室23の弁取付面23a及び弁座23bを除
く弁室の底壁外周は無加工のものである。勿論吐出穴2
7、ボルト穴28も無加工である。
【0025】ここで上記サブベアリング21の鋳物素材
をシェル型法で作るプロセスについて説明する。まず図
3、図4に於いてシェル型を作る模型の構造について以
下説明する。33は模型。この模型33はサブベアリン
グの素材を作るもので、上記サブベアリングの仕上がり
寸法より大きくなる様に縮み代を見込んで金型が作られ
ている。34はベアリング素材のフランジ部となり、3
5は軸受部となる。フランジ部34は片側の端面には弁
室となる36が凹状に掘り下げられており、弁室36の
底壁には吐出穴となる37が設置されており、吐出穴と
なる37の端部には弁座が後加工できる様に盛り上がり
部38を形成されている。また、弁室となる36の底壁
には弁取付面となる39が盛り上がり部38とほぼ同じ
高さになる様に設けられている。また、弁取付面となる
39と吐出穴となる37との間に底壁40を形成してお
りフランジ部34の外周付近にはボルト穴となる41が
フランジ部となる34の外周数ヶ所に設けられている。
【0026】次に、上記ベアリング模型33を使用し
て、ベアリング素材のシェル型を作るプロセスについて
図5を用いて説明する。まず金型でできた模型33をあ
らかじめ加熱しておき、細かいけい砂にフェノール樹脂
を2〜5%程度混合した砂(レジンサンドという)を加
熱された模型33に接着させると模型33に接する数m
mの砂の層が模型33に付着して残る。この層がいわゆ
るシェル31aである。
【0027】このシェル31aのついた模型33を20
0〜300℃に加熱すると、樹脂は硬化して強固なシェ
ル型31が出来上がる。次にシェル型法の鋳込みについ
て図6を用いて説明する。図6に於いて上記のシェル型
31を枠に収納した状態を示す29は上枠、30は下枠
である。シェル型31はベアリング素材のシリンダ側端
面21c(図2参照)が上枠29と下枠30の合せ面と
ほぼ一致する様にシェル型31のクランプ代31bを間
に介存させ型合せされている。下枠30にはショット又
は共砂42を充填してシェル型31を支えており、この
状態で鋳込みを行うものである。
【0028】以上は、シェル型法で作られるサブベアリ
ングについて説明したが、次に上記同様にシェル型法で
作られたメインベアリングの構造について、図7により
説明する。図7は本発明を備えたメインベアリングの説
明斜視図である。メインベアリング40はフランジ部4
1と軸受部42から成り軸受部42の外径は、フランジ
面から遠ざかるに従って外径が小さくなる様に形成され
ている。そして軸受が荷重により撓みやすい形状にして
いる。これは軸受部42の内径に嵌合するクランク軸が
電動機の回転により撓わんだ時、クランク軸の撓みに相
応して軸受を撓わませ、軸受とクランク軸との間に発生
する局部面圧を緩和する機能を有する。当然ながらこの
ような軸受部外径42aの形状は機械加工で形成されて
いるのではなく、前述のシェル型法で作られており、そ
の外径表面は鋳肌のままとなっている。
【0029】また、フランジ部41の端面外周にはボル
ト穴43が所定のピッチで数ヶ所にシェル型で穴明され
ている。このボルト穴43はシリンダへの組立固定用の
ボルト穴の役目の他に、ベアリング鋳物素材を機械加工
する時の基準穴にも使用される。一般に鋳物素材を作る
時、溶湯が冷却されて固まると、製品は縮む傾向にあ
り、特に上記ボルト穴43はこの縮み代を考慮して、シ
ェル型の模型の型設計を行っており、また、強固なシェ
ル型でボルト穴を形成しているので、ボルト穴径精度及
び穴ピッチの寸法は後加工を要しない精度で形成されて
いる。このことは、前述のサブベアリングについても同
様である。
【0030】ここで、上記シェル型法で作られるサブベ
アリング及びメインベアリングの鋳物素材に使用する溶
湯の成分について述べると以下の通りである。成分はJ
IS5501で規定された一般的特性をもつもので、
C:2.5〜3.8wt%,Si:1.5〜3.0wt
%,Mn:0.5〜1.0wt%,P:0.03〜0.
15wt%,S:0.05〜1.15wt%,その他F
eで構成されるねずみ鋳鉄品である。したがって粉末冶
金法の焼結形態に見られる様な内部に微細な気孔がない
ので、後加工で使用する加工油の浸透及び不純物のにじ
み出の心配が不要である。さらにベアリング素材の内部
に微細な気孔がないので焼結形態のベアリング素材に対
し、強度が高いので、フランジ部、軸受部の薄肉設計が
できる。従って弁室の吐出穴の高さを低くできるのでこ
の部分のデッドボリュームを小さくすることができる。
このことにより圧縮効率を向上することができる。
【0031】以上説明した如く、圧縮機のベアリング素
材を精密鋳造のシェル型法により鋳造して、鋳物形態の
ベアリング素材とすることにより加工部を最小限とする
ベアリングが得られるので、圧縮機として次のメリット
が得られるものである。 (1)従来の粉末冶金法の焼結形態のベアリング素材に
対し、本発明は鋳物形態のベアリング素材であるので低
コストのベアリング素材とすることが出来る。 (2)本発明の鋳物形態のベアリング素材にすることに
より、従来の焼結形態のベアリング素材のような内部に
微細な気孔がないので加工油の浸透や加工油のベアリン
グ摺動面への吹出し等による圧縮機のロック事故、冷凍
サイクルのキャピ詰まり等のトラブルの心配がなくな
り、高信頼性の圧縮機にすることが出来る。 (3)従来の焼結形態のベアリング素材のように内部に
微細な気孔が存在するものでは強度が低いが、これに対
し本発明の鋳物形態のベアリング素材は強度が高いので
ベアリング素材の薄肉設計、高効率圧縮機の設計が出来
る。 (4)普通鋳造法で製造する鋳物形態のベアリング素材
に対し、本発明は精密鋳造のシェル型法で作ったベアリ
ング素材であるので、ベアリングの摺動面にならないボ
ルト穴、弁室の外径、吐出穴を鋳型で形成できるので、
加工の手間が省け、また量産加工設備費用が削減でき
る。 (5)本発明はベアリングのボルト穴を鋳型で形成する
のでこの穴をベアリングの後加工の基準にすることがで
きる。従ってベアリング軸受部外径は後加工の加工基準
にする必要がなくなり、且つ軸受部外径は鋳肌のままで
軸受外径を長手方向にテーパ状に形成することによりク
ランク軸のタワミに相応して、軸受もタワミ易すい構造
にできる。このことにより局部当りが緩和され、摩耗、
ロック事故の防止が図られる。 (6)本発明のベアリング素材はシェル型の型合せ面を
ベアリングの機械加工を要する部分にしたのでそれ単独
でベアリング素材の鋳バリの除去加工の手間を省くこと
ができる。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く空気調和機或
いは冷蔵庫、除湿機等の冷凍サイクル使用品に使われる
圧縮機の構成部品をシェル型を用いた鋳物形態のベアリ
ングとしたので後加工も最小限に出来、かつ大巾な省資
源、低コスト化が図れる。このことにより空気調和機、
或いは冷蔵庫、除湿機等が安価に得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を備えたサブベアリングの説明斜視図
【図2】図1のBB断面図
【図3】図1に示すサブベアリングを作るときに使用す
るシェル型の模型の平面図
【図4】図3のCC断面図
【図5】図3及び図4に示す模型でシェル型を製作する
状態を示す図
【図6】シェル型を使ってサブベアリングを作る時、上
枠と下枠の組合せた状態を示す図
【図7】本発明を備えたメインベアリングの説明斜視図
【図8】従来一般に使用されているロータリ圧縮機の縦
断面図
【図9】図8のサブベアリング12の斜視図である。
【符号の説明】
21…サブベアリング,21a…軸受部,21b…フラ
ンジ部,22…弁装置,23…弁室,23a…弁取付
面,23b…弁座,24…吐出弁,25…弁押え,26
…ボルト,27…吐出穴,28…ボルト穴,29…上
枠,30…下枠,31…シェル型,33…模型,42…
ショット

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸受部及びフランジ部とからなるベアリン
    グ素材を鋳物で形成した圧縮機において、上記ベアリン
    グ素材製作にシェル型を使用すると共に素材加工後のベ
    アリングの組立固定用ボルト穴を素材のままの無加工と
    したことを特徴とする圧縮機。
  2. 【請求項2】ベアリングの組立固定用のボルト穴及び上
    記フランジ部に弁装置を収納する弁室を設けると共にそ
    の弁室の弁取付面及び弁座を除く弁室の底壁及び外周を
    ベアリング素材のままの無加工としたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の圧縮機。
  3. 【請求項3】フランジ部に設けられるシリンダの吐出穴
    をベアリング素材のままの無加工としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1〜2項記載の圧縮機。
  4. 【請求項4】鋳型の型合せ面をベアリング素材の後加工
    部となるシリンダ側端面に設けるようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1〜3項記載の圧縮機。
  5. 【請求項5】弁室の掘り下げ深さをフランジ部肉厚の1
    /2以下になるようにし弁取付面及び弁座の後加工代を
    0.1〜1mm以下となるようベアリング素材を成形し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1〜4項記載の圧
    縮機。
  6. 【請求項6】軸受内径及びシリンダ側端面及び弁室の弁
    取付面と弁座に切削仕上げ加工を施し、その他は無加工
    とすると共に上記切削仕上げ代を1mm以下となるよう
    ベアリング素材を成形したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の圧縮機。
  7. 【請求項7】ベアリング素材の軸受部外径をフランジ部
    から遠ざかるに従って外径が小さくなるようシェル型を
    使った鋳物で形成し、この部分の外径をベアリング素材
    そのままの無加工としたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の圧縮機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7051785B2 (en) * 2004-06-16 2006-05-30 Delphi Technologies, Inc. As cast and trimmed bores in a front head member of an air conditioning compressor assembly
JP2007177732A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Daikin Ind Ltd 圧縮機

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