JP2005195005A - スクロール圧縮機の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 予め圧縮部とメインフレームとが組み立てられた圧縮ユニットを密閉容器に組み付けることができるスクロール圧縮機の組立方法を提供する。
【解決手段】 予め組まれた圧縮ユニット１００をシャフト６が垂直となるように圧縮ユニット固定台３００上に水平にセットし、圧縮ユニット１００を圧縮ユニット固定台３００上でシャフト６の軸線が圧縮機の中心線上に位置するように位置決めしたのち、容器胴体２１の一端側の開口部内に圧縮ユニット１００を圧入し、溶接手段６００により容器胴体２１を圧縮ユニット１００に一体的に溶接する。
【選択図】 図３

Description

本発明はスクロール圧縮機の組立方法に関し、さらに詳しく言えば、冷媒の圧縮部を支持するメインフレームを密閉容器の容器胴体内に装着するにあたって、容器胴体が有する製造上の歪みを是正し、正確な芯出しを行いながら圧縮部を容器胴体内に装着するスクロール圧縮機の組立方法に関するものである。

スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとからなる２つの渦巻き状のスクロールラップを互いに噛み合わせてラップ間に三日月状の圧縮空間を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して公転させる旋回運動により、その圧縮空間をラップの外側から中心に向かうにしたがって容積を漸次減少させて冷媒を圧縮する原理を利用した圧縮機として知られている。

スクロール圧縮機の内部構造の一例を図９に示し、これについて説明する。このスクロール圧縮機１は、縦置きとして設置される円筒状の密閉容器２の内部にメインフレーム３が配置され、メインフレーム３の上側に固定スクロール４１と旋回スクロール４２とを有する圧縮部４が設けられ、メインフレーム３の下側にシャフト６を介して圧縮部４を駆動する電動機５が設けられている。

メインフレーム３にはシャフト６の主軸６１の一端側を軸支する主軸受け３１が設けられており、密閉容器２内にはさらにシャフト６の主軸６１の他端側を軸支する副軸受け７１を有するサブフレーム７が設けられている。

メインフレーム３とサブフレーム７との間には電動機５が設けられており、電動機５は容器胴体２１の内周面に固定されたステータ５１と、同ステータ５１の内側に同軸的に配置されるロータ５２とを有し、ロータ５２はシャフト６に一体的に取り付けられている。

メインフレーム３およびサブフレーム７は容器胴体２１に溶接固定されるが、両者を溶接する際、主軸受け３１と副軸受け７１とがそれらの軸線が一致するように互いに芯出しされた状態で固定する必要がある。

すなわち、主軸受け３１と副軸受け７１との軸芯のずれが大きいと、各軸受け部３１，７１において生ずる片当たりにより電動機５の負荷が増大する。また、ステータ５１とロータ５２との間にある磁気ギャップのバランスが崩れて圧縮機の起動性が悪化するおそれもある。

そこで、特許文献１には、メインフレーム３とサブフレーム７の軸心を合わせて容器胴体２１に精度良く溶接固定する方法の一例が開示されている。この特許文献１の組立方法によると、まず第１工程として図１０（ａ）に示すように、メインフレーム３を固定基台８の水平基準面８１上に載置し、チャック爪８２によって芯出して固定したのち、あらかじめステータ５１が取り付けられている容器胴体２１を昇降手段によりメインフレーム３に向けて下ろし、さらに固定手段（ともに図示しない）により主軸受け３１とステータ５１とを固定して、容器胴体２１の下端側をメインフレーム３に溶接する。

次に、第２工程として図１０（ｂ）に示すように、ロータ５２が一体的に取り付けられたシャフト６を容器胴体２１の内部を通してメインフレーム３の主軸受け３１に取り付ける。そして、第３工程として図１０（ｃ）に示すように、芯出し装置９によって保持されたサブフレーム７を容器胴体２１の上端から差し込み、サブフレーム７の芯出しを行って容器胴体２１の上端側をサブフレーム７に溶接する。しかるのち、別工程でメインフレーム３に対する圧縮部４の取り付けが行われる。

特許３２５０３４８号公報

通常、圧縮機に用いられる容器胴体２１は厚手の鋼板を円筒状に加工してなるため加工時の歪みを有し、ほとんどの場合正確には真円ではない。また、シームレスの円筒体であっても真円であることが保証されていない。しかも、溶接による凝固時間差によって容器胴体２１がさらに歪むおそれがある。さらにはメインフレーム３とサブフレーム７の溶接によって容器胴体２１がさらに歪むおそれがある。

また、メインフレーム３に圧縮部４を取り付ける場合、メインフレーム３を含めて固定スクロール４１と旋回スクロール４２の相対的な位置合わせ（調芯）を行う必要であるが、その調芯作業を行う場合、上記特許文献１では、メインフレーム３には容器胴体２１が先に取り付けられているため、メインフレーム３を直接掴むことができず、容器胴体２１の外周を基準に調芯作業を行うため精度上あまり好ましくない。

また別の問題として、上記特許文献１に示されているシャフト６は、その先端に形成されたクランク軸６２が主軸６１の回転半径内に存在するため、メインフレーム３を固定基台８上に載置したのちでも、そのメインフレーム３の主軸受け３１にシャフト６を挿通することができる。しかしながら、このシャフトは圧縮能を得るために主軸６１の径を太する必要があり、径を太くすると、主軸受け３１の摺動損失が大きくなるばかりでなく、ロータ５２の容積が減り、電動機５のパワーも落ちる。

そこで、クランク軸６２が主軸６１の回転半径よりも外側に張り出すように形成されたシャフトを用いることが性能上好ましいが、このシャフトを用いる場合はメインフレーム３に圧縮部４を組み付けるに先立って、その別形態のシャフトをあらかじめメインフレーム３の主軸受け３１に挿通しておく必要があるため、上記特許文献１の組立方法は適用できない。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷媒の圧縮部を支持するメインフレームを密閉容器の容器胴体内に装着するにあたって、容器胴体が有する製造上の歪みを是正し、正確な芯出しを行いながら圧縮部を容器胴体内に装着することができるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、あらかじめ圧縮部とメインフレームとが組み立てられた圧縮ユニットを密閉容器に組み付けることができるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの主軸の一端側を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの主軸の他端側を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、上記メインフレームに上記圧縮部と上記シャフトとを組み込んで圧縮ユニットを形成する圧縮ユニット組立工程と、上記シャフトの主軸に上記電動機のロータを一体的に取り付けるロータ取付工程とを含む前組立工程を実施したのち、上記シャフトが垂直となるように上記圧縮ユニットを水平状態として圧縮ユニット固定台上にセットする圧縮ユニット水平出し工程と、圧縮ユニット固定手段により上記圧縮ユニット固定台上で上記シャフトの軸線が当該圧縮機の中心線上に位置するように上記圧縮ユニットを位置決めして固定する圧縮ユニット芯出し工程と、容器保持手段により上記容器胴体を上記シャフトの軸線と同軸となるように支持したのち、第１圧入手段により上記圧縮ユニット固定台と上記容器保持手段とを上記容器胴体の一端側の開口部が上記圧縮ユニット固定台に当接するまで相対的に移動させて、上記容器胴体の一端側の開口部内に上記圧縮ユニットを圧入する圧縮ユニット圧入工程と、上記第１圧入手段により上記容器胴体を上記圧縮ユニット固定台に押し付けた状態で、溶接手段により上記容器胴体を上記圧縮ユニットに一体的に溶接する圧縮ユニット溶接工程とを含む後組立工程を実施することを特徴としている。

上記圧縮ユニット水平出し工程において、その水平出しをより正確に行ううえで、水平基準面が上記固定スクロールの背面側に形成されていることが好ましい。

また、本発明にはサブフレームの取り付け工程も含まれる。すなわち、上記後組立工程にはさらに、上記サブフレームを水平状態としてサブフレーム固定台にセットするサブフレーム水平出し工程と、サブフレーム固定手段により上記サブフレーム固定台上で上記サブフレームの軸線が当該圧縮機の中心線上に位置するように上記サブフレームを位置決めして固定するサブフレーム芯出し工程と、第２圧入手段により上記サブフレーム固定台と上記容器保持手段とを上記容器胴体の他端側の開口部が上記サブフレーム固定台に当接するまで相対的に移動させて、上記容器胴体の他端側の開口部内に上記サブフレームを圧入するサブフレーム圧入工程と、上記第２圧入手段により上記容器胴体を上記サブフレーム固定台に押し付けた状態で、溶接手段により上記容器胴体を上記サブフレームに一体的に溶接するサブフレーム溶接工程とが含まれる。

上記サブフレーム水平出し工程においても、その水平出しをより正確に行ううえで、水平基準面が上記サブフレームの背面側に形成されていることが好ましい。また、上記サブフレーム固定台に電磁石を備えている態様も本発明に含まれる。

本発明の好ましい態様によれば、上記圧縮ユニットの芯出しを正確に行ううえで、上記圧縮ユニット固定手段は、当該圧縮機の中心線を中心とする円周上に等間隔で配置され、かつ、その円の半径方向に沿って移動可能であり、上記固定スクロール側に形成されているチャック溝と係合する複数のチャック爪を備える。

また、上記各チャック爪は垂直方向に昇降可能であり、その下降動作時に上記チャック溝を介して上記圧縮ユニットを上記圧縮ユニット固定台側に押圧することが好ましいが、別の態様として、上記チャック溝は上記チャック爪と係合する部分に水平力を下向き力に変換するテーパ面を有し、上記チャック爪は上記半径方向内側への移動時に、上記テーパ面を介して上記圧縮ユニットを上記圧縮ユニット固定台側に押圧するようにしてもよい。

本発明において、上記メインフレームおよび／または上記サブフレームの外周面に上記容器胴体の内面との間で所定幅の隙間を形成する凹部を設け、上記凹部を上記溶接手段による溶接個所として選択することが好ましい。これによれば、溶接による溶接歪みを凹部で逃がすことができる。

上記凹部は上記外周面の円周方向に沿う一連の環状溝として形成されてもよいし、別の態様として、上記凹部は上記外周面の円周方向に沿って部分的に形成されてもよい。

本発明によると、上記シャフトは上記電動機の出力軸としての主軸と、上記主軸に対して偏心して形成されていて上記旋回スクロールに連結されるクランク軸とを有し、上記クランク軸が上記主軸の外径よりも外側に張り出すように形成されている場合、上記圧縮ユニット組立工程において、上記メインフレームの主軸受けに上記シャフトの主軸を挿通し、上記クランク軸を上記旋回スクロールに連結した後、上記固定スクロールが上記メインフレームに取り付けられることになる。

本発明によれば、容器胴体をメインフレームに圧入するようにしたことにより、容器胴体に製造上の歪みがあったとしても、容器胴体をメインフレームの外周面に馴染むように緊密に嵌合させることができる。サブフレーム側も同様であり、したがって正確な芯出しを行いながら圧縮部を容器胴体内に装着することができる。

また、圧縮部，メインフレームおよび電動機のシャフトをあらかじめ組み立ててなる圧縮ユニットを密閉容器内に組み込むことができるため、クランク軸が主軸の外径の外側に張り出しているシャフトを有するスクロール圧縮機にも適用することができる。

次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。まず、図１の断面図に本発明によって組み立てられるスクロール圧縮機の内部構造を示し、これについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、上述した従来例と同一もしくは同一と見なされる箇所には同じ参照符号を用いている。

図１に示すように、このスクロール圧縮機１０は縦置きされる円筒状の密閉容器２を有し、その内部にメインフレーム３，冷媒の圧縮部４，電動機５，シャフト（回転駆動軸）６およびサブフレーム７が収納されている。なお、密閉容器２内には、このほかに電動機５を駆動するための電源ケーブル，潤滑用の潤滑油などが収納されているが、これらは本発明にとって重要な構成要素ではないため特に図示はせず、またその説明も省略する。

密閉容器２は円筒状の容器胴体２１と、同容器胴体２１の両端側に一体的に取り付けられる上蓋２２および下蓋２３とを備えている。容器胴体２１は厚手の鋼板を円筒状に加工し両端を溶接してなる円筒体もしくはシームレスの円筒体のいずれであってもよい。上蓋２２および下蓋２３は、最終工程において容器胴体２１に溶接される。

メインフレーム３は、外周がほぼ真円状に形成された円盤状のフレームを有し、その中央にはシャフト６の主軸６１を軸支する主軸受け３１が形成されている。メインフレーム３の上面側には、旋回スクロール４２の鏡板４２１が自転防止用のオルダムリング３３を介して収納される収納凹部３２が形成されている。メインフレーム３は容器胴体２１内に圧入されるため、その外径は容器胴体２１の内径よりも若干大きく形成される。

収納凹部３２の中央はさらに一段低く形成されており、シャフト６のクランク軸６２と、旋回スクロール４２のボス４２３とが旋回運動可能な状態で格納されている。また、メインフレーム３には、シャフト６内に形成されている導油孔６３によりメインフレーム３の上部に供給された潤滑油を密閉容器２の底部側に戻すための図示しない排油通路が設けられている。また、内部高圧型の場合、メインフレーム３には圧縮部４の密閉作動室４４で生成された高圧冷媒を電動機室に導くための図示しない冷媒通路が設けられる。

メインフレーム３は、例えば削りだし加工によって形成され、その外周面は平滑であるが、図２（ａ）（ｂ）に示すように、メインフレーム３の外周面に容器胴体２１の内面との間に所定幅の隙間が生ずるような凹部３４を設け、この凹部３４を溶接個所として選択することが好ましい。

凹部３４は、図２（ａ）に示すように、メインフレーム３の外周面の円周方向に沿う一連の環状溝であってもよいし、図２（ｂ）に示すように、メインフレーム３の外周面の円周方向に沿って部分的に形成された溝であってもよい。いずれにしても、凹部３４を溶接個所とすることにより、溶接によって生じる歪みを凹部３４で逃がすことができる。なお、凹部３４の幅（深さ）が大きすぎるとスパッタ混入などの不良原因となるため、凹部３４の幅は０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。

圧縮部４は、固定スクロール４１と旋回スクロール４２との組み合わせ体よりなる。固定スクロール４１は、円盤状の鏡板４１１の下面に一体的に形成された渦巻状のスクロールラップ４１２を有し、そのほぼ中央には内部で生成された高圧冷媒を吐出するための吐出口４１３が設けられている。

旋回スクロール４２は、円盤状の鏡板４２１の上面に一体的に形成された渦巻状のスクロールラップ４２２を有し、鏡板４２１の背面中央には、シャフト６のクランク軸６２が差し込まれる円筒状のボス４２３が形成されている。この固定スクロール４１と旋回スクロール４２の各スクロールラップ４１２，４２２同士を互いに噛み合わせることにより、内部に冷媒を圧縮するための密閉作動室４４が形成される。

固定スクロール４１の背面側（反旋回スクロール４２側で、図１では上面）には、圧縮ユニットの水平出し工程において用いられる水平基準面４３が形成されている。水平基準面４３は、固定スクロールの中央部分に設けられることが好ましいが、外周側に環状として設けられていてもよい。

メインフレーム３および固定スクロール４１には、圧縮部４をメインフレーム３に固定するためのネジ孔３４，４４がそれぞれ設けられており、スクロールラップ４１２，４２２の調芯作業後に、各ネジ孔３４，４４同士がネジ８によって固定される。

電動機５には、容器胴体２１の内周面に沿って取り付けられるステータ５１と、同ステータ５１の中心に同軸的に配置されるロータ５２とを備えたインナーロータ型の電動機が用いられ、ロータ５２の中心には、シャフト６が例えば焼き嵌めにより一体的に取り付けられている。

シャフト６は、ロータ５２が取り付けられる主軸６１と、主軸６１の上端側に偏心した状態で一体的に形成されるクランク軸６２とを備えている。この例において、クランク軸６２は、主軸６１の外径（回転半径）よりも外側に張り出すように形成されている。

したがって、そのクランク軸６２をメインフレーム３の図１において下側から挿通することができないため、この例においては、メインフレーム３に圧縮部４を組み付けて圧縮ユニットとする前に、シャフト６をメインフレーム３の主軸受け３１に挿通しておく必要がある。

サブフレーム７は、外周が容器胴体２１の内周面に沿って固定される円盤状のフレームを有し、その中央にはシャフト６の主軸６１の他端側を軸支する副軸受け７１が形成されている。サブフレーム７の下面（反電動機５側で、図１では下面）には、サブフレーム７の水平出し工程において用いられる水平基準面７２が形成されている。

上記構成のスクロール圧縮機１０の組み立てには、次に一例として説明する組立装置が用いられる。図３（ａ）および（ｂ）は、その組立装置の正面図および側面図であり、図中に一点鎖線として示されているＸ−Ｘ線は、組み立てられるスクロール圧縮機１０の回転中心であり、以下このＸ−Ｘ線を圧縮機中心線という。

この組立装置２００は金属材よりなる頑丈なフレーム構造を有し、床などの基礎に対して水平に設置されるベース２１０と、ベース２１０からほぼ垂直に立設された支持フレーム２２０とを備えている。ベース２１０には、上記スクロール圧縮機１０を組み立てるための作業台２３０が設けられている。

作業台２３０には、圧縮ユニット１００（メインフレーム３，圧縮部４およびシャフト６をあらかじめ組み立ててなる圧縮ユニット）が載置される圧縮ユニット固定台３００が設けられている。図４に示すように、圧縮ユニット固定台３００は作業台２３０上に水平に設置される例えば円盤状に形成された固定ベース３１０を備え、固定ベース３１０の中央には、圧縮ユニット１００が固定スクロール４１側を下向きとして載置される載置台３２０が設けられている。

載置台３２０は、固定ベース３１０の中央部分において１段高くなるように形成されており、その上面には圧縮ユニット１００を水平出しするための水平基準面３２１が設けられている。この水平基準面３２１上に固定スクロール４１の水平基準面４３がセットされる。この水平基準面３２１と水平基準面４３の２つの面により圧縮ユニット１００の水平状態が保証される。

圧縮ユニット固定台３００には、載置台に３２０に置かれた圧縮部ユニット１００を固定する圧縮ユニット固定手段３３０が設けられている。図４に示すように、圧縮ユニット固定手段３００は、圧縮ユニット１００の固定スクロール４１の外周面を狭持するチャック爪３３１を備えている。

この例において、チャック爪３３１は、上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘを中心とする円周上に９０°間隔で４箇所に配置され、その各々が図示しない駆動手段により半径方向に沿って移動可能である。なお、チャック爪３３１は２つ以上であれば、その数は任意に決められてよい。

この複数のチャック爪３３１により、載置台に３２０上において圧縮ユニット１００の軸線（シャフト主軸６１の回転軸線）が上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘ線と一致するように芯出しされるが、図５（ａ）に示すように、図示しない駆動手段により各チャック爪３３１を垂直方向にも昇降可能にするとともに、各チャック爪３３１の先端に係止鉤３３２を設け、固定スクロール４１の外周面には係止鉤３３２によって係止されるチャック溝４１４を形成して、芯出し後に圧縮ユニット１００を載置台に３２０側に押し付けて固定することが好ましい。

これとは別に、図５（ｂ）に示すように、固定スクロール４１の外周面にチャック爪３３１の係止鉤３３２と係合する部分に、水平力を下向き力に変換するテーパ面（下端から上端に行くにしたがって上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘ方向に傾斜する錐面）を有するチャック溝４１５を形成し、チャック爪３３１の半径方向内側への移動時に、上記テーパ面を介して圧縮ユニット１００を載置台に３２０側に押し付けて固定するようにしてもよい。

また、図４に示すように、圧縮ユニット固定台３００には、容器胴体２１の下端２１１を受け止める受台３４０が設けられている。受台３４０は載置台３２０の外周に沿って環状に形成されており、その受け面３４１は水平に形成されている。

再び図３（ａ）（ｂ）を参照して、支持フレーム２２０には容器胴体２１を釈放可能に保持する容器保持手段４００と、容器胴体２１内に圧縮ユニット１００およびサブフレーム７を圧入する圧入手段５００とが設けられている。

容器保持手段４００は、互いに垂直方向として支持フレーム２２０に設けられている左右一対のガイドレール４０１，４０１に昇降可能に支持されている。この容器保持手段４００は、それぞれ一端側を支点として回動する左右一対の容器保持アーム４２０，４２０を備えている。容器保持手段４００は例えば送りネジ軸などの昇降駆動手段により駆動され、容器保持アーム４２０は例えばエアシンリダなどの回転駆動手段により駆動されてよいが、それらの駆動手段は作図の都合上、図示が省略されている。

容器保持アーム４２０，４２０は、例えば円弧状アームとして左右対称に形成されていて、容器胴体２１を両側から把持して、容器胴体２１の軸線が上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘと同軸となるように容器胴体２１を位置決めする。なお、この容器保持アーム４２０に容器胴体２１を保持させるにあたって、容器胴体２１の下端面２１１または上端２１２に当接して、容器胴体２１の高さ位置を決めるガイド手段を別に設けてもよい。

図３（ｂ）に示すように、圧入手段５００は、互いに垂直方向として支持フレーム２２０に設けられている左右一対のガイドレール４０２，４０２に移動可能に支持される昇降ベース５１０を備えている。昇降ベース５１０の昇降駆動手段は、その図示が省略されているが、例えば送りネジ軸やエアシリンダなどの昇降駆動手段が用いられてよい。

昇降ベース５１０には、容器胴体２１を上から押さえ付ける治具としての圧入ヘッド５２０が支持されている。図４に示すように、圧入ヘッド５２０は、昇降ベース５１０に水平に取り付けられる円盤体からなり、その周縁部には容器胴体２１の上端２１２に対して作用する水平な押圧面５４０が形成されている。

この例において、圧入ヘッド５２０はサブフレーム固定台をも兼ねており、圧入ヘッド５２０の中央部分には、サブフレーム７を支持するサブフレーム固定台５３０が設けられている。サブフレーム固定台５３０は、容器胴体２１内に入り込むように周縁の押圧面５４０よりも１段高くなっており、サブフレーム７の支持面は、後述するサブフレーム圧入工程にてサブフレーム７を水平状態に支持するための水平基準面５３１として平坦に形成されている。

サブフレーム固定台５３０の中央部分には、サブフレーム７の副軸受け７１を逃すための凹部５５０が形成されており、この凹部５５０内にはサブフレーム固定手段５６０が配置されている。サブフレーム固定手段５６０は、上記圧縮ユニット固定手段３３０で説明したチャック爪３３１と同様の複数のチャック爪５６１を備えている。すなわち、各チャック爪５６１は、上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘを中心とする円周上に好ましくは等間隔で配置されており、かつ、その円の半径線に沿って往復的に移動可能である。

また、サブフレーム固定台５３０は磁性体からなり、図示されていないが、サブフレーム固定台５３０には電磁石用のコイルが設けられている。すなわち、そのコイルに通電することにより、サブフレーム固定台５３０は電磁石となり、サブフレーム７を磁気的に吸着保持する。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、この組立装置２００は、容器胴体２１を圧縮ユニット１００およびサブフレーム７に溶接するための溶接手段６００が設けられている。この例において、溶接手段６００は上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘを中心とする円周上に例えば９０°間隔で４箇所に配置され、かつ、その円の半径方向に移動可能な溶接トーチ６１０を備えている。溶接トーチ６１０の数は任意に決められてよい。

この例において、各溶接トーチ６１０は支持フレーム２２０に沿って昇降可能で、圧縮ユニット１００に対する溶接位置とサブフレーム７に対する溶接位置とに動かされるが、各溶接位置にそれぞれ溶接トーチ６１０を配置するようにしてもよい。

支持フレーム２２０にはさらに、圧縮ユニット固定手段３３０，容器保持手段４００，圧入手段５００および溶接手段６００を制御する制御コンソール２１０が設けられている。制御コンソール２１０には、表示用モニターや各種操作パネル類などが一体的に組み込まれており、各種設定値を入力することで例えばプレス圧などが設定できるようになっている。

この例において、圧縮ユニット固定台３００は固定であり、これに対して、容器保持手段４００および圧入手段５００がそれぞれ移動するように設けられているが、本発明において、圧縮ユニット固定台３００、容器保持手段４００および圧入手段５００はそれらが相対的に移動可能に設けられていればよく、圧縮ユニット固定台３００側を移動式としてもよい。

次に、図６ないし図８を参照して、上記組立装置２００を使用してのスクロール圧縮機１０の組立手順の一例について説明する。

まず、上記組立装置２００によりスクロール圧縮機１０を組み立てる前準備として実施される前組立工程について説明する。この前組立工程には、メインフレーム３に圧縮部４とシャフト６とを組み込んで圧縮ユニット１００とする圧縮ユニット組立工程と、シャフト６の主軸６１に電動機５のロータ５２を一体的に取り付けるロータ取付工程と、密閉容器２の容器胴体２１内に電動機５のステータ５１を一体的に取り付けるステータ取付工程とが含まれる。

圧縮ユニット組立工程においては、メインフレーム３の主軸受け３１にシャフト６の主軸６１を挿通し、クランク軸６２を旋回スクロール４２のボス４２３に連結した後、固定スクロール４１をメインフレーム３に取り付ける。

この例によると、シャフト６はクランク軸６２が主軸６１の外径よりも外側に張り出すように形成されているため、シャフト６を先にメインフレーム３に取り付ける必要があるが、主軸６１の外径内にクランク軸６２が設けられている場合には、メインフレーム３に圧縮部４を組み込んだ後に、メインフレーム３の主軸受け３１にシャフト６を挿通してもよい。

圧縮ユニット組立工程を終えたのち、図示しない調芯装置を有する圧縮ユニット調芯工程で、固定スクロール４１と旋回スクロール４２との相対的なラップ位置を位置決め（調芯）する。また、ロータ取付工程は専用のロータ取付装置を用いて行われ、この例において、ロータ５１は圧縮ユニット１００の主軸６１に対して焼き嵌めによって一体的に取り付けられる。ステータ取付工程も専用のステータ取付装置を用いて行われ、この例において、ステータ５２も容器胴体２１の内面に焼き嵌めによって一体的に取り付けられる。なお、ステータ取付工程は、この前組立工程ではなく、次に説明する後組立工程で実施してもよい。

次に、前組立工程を終えた圧縮ユニット１００を上記組立装置２００を用いて容器胴体２１内に組み付ける。それには、まず、容器胴体２１を容器保持手段４００の各容器保持アーム４２０に保持させる（容器胴体取付工程）。

それと相前後して、図６に示すように、圧縮ユニット１００を逆様として圧縮ユニット固定台３００の載置台３２０上に載置する。圧縮ユニット１００は、固定スクロール４１側の水平基準面４３と載置台３２０側の水平基準面３２１の２つの水平基準面により正確に水平に置かれ、これによりシャフト６が垂直方向に向く（圧縮ユニット水平出し工程）。

次に、各チャック爪３３１を上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘに向けて移動させて、圧縮ユニット１００の軸線（シャフト主軸６１の回転軸線）を上記圧縮機中心線Ｘ−Ｘと一致させる（圧縮ユニット芯出し工程）。

次に、容器保持手段４００を下降させ、容器胴体２１の下端２１１がメインフレーム３の縁に当接した時点で下降を一旦止める。代わって、圧入ヘッド５２０を下降させ、その押圧面５４０にて容器胴体２１の上端２１２を押圧して容器胴体２１をさらに下降させ、容器胴体２１内に圧縮ユニット３００を圧入する。この圧入は、容器胴体２１の下端２１１が圧縮ユニット固定台３００の受台３４１に当接するまで行われる（圧縮ユニット圧入工程）。

圧縮ユニット圧入工程が完了すると、圧入ヘッド５２０により容器胴体２１を上記受台３４１に押し付けた状態のまま、溶接手段６００の各溶接トーチ６１０をメインフレーム３の側面に移動してアークスポット溶接により、容器胴体２１を圧縮ユニット１００のメインフレーム３に一体的に溶接する（圧縮ユニット溶接工程）。なお、メインフレーム３の外周面に上記凹部３４を形成することにより圧入負荷を軽減することができ、また、溶接時の変形をも吸収することができる。

圧縮ユニット溶接工程が完了すると、圧入ヘッド５２０を初期位置まで上昇させ、次にサブフレーム７の組付工程に入る。なお、サブフレーム７の組立作業中においても、圧縮ユニット１００側はチャック爪３３１により固定されている。

図７を参照して、初期位置にある圧入ヘッド５２０のサブフレーム固定台５３０にサブフレーム７を取り付ける。サブフレーム７を取り付けるにあたっては、サブフレーム固定台５３０に形成されている水平基準面５３１とサブフレーム７の水平基準面７２１とを合わせることにより、正確な水平出しが行われる（サブフレーム水平出し工程）。

次に、サブフレーム固定手段５６０の各チャック爪５６１を内側に移動させてサブフレーム７の副軸受け７１を掴み、その軸線を上記圧縮軸中心線Ｘ−Ｘと一致させたのち、図示しない電磁石コイルに通電して、サブフレーム固定台５３０にサブフレーム７を磁気的に吸着固定する（サブフレーム芯出し工程）。

しかる後、図８に示すように、圧入ヘッド５２０を下降させ、サブフレーム７を容器胴体２１の上端２１２側から徐々に圧入し、圧入ヘッド５２０の押圧面５４０が容器胴体２１の上端２１２に当接した時点で圧入を停止させる（サブフレーム圧入工程）。

次に、圧入ヘッド５２０による押圧力を解除することなく、溶接手段６００の各溶接トーチ６１０をサブフレーム７の側面に対向する位置まで移動させアークスポット溶接により、容器胴体２１をサブフレーム７に一体的に溶接する（サブフレーム溶接工程）。なお、圧入負荷の軽減と、溶接時の変形を吸収させるうえで、サブフレーム７の外周面にも、上記メインフレーム３と同様に凹部３４を形成することが好ましい。

以上の一連の工程によって、サブフレーム７が容器胴体２１に組み付けられる。組立作業が完了すると、チャック爪３３１，５６１、各容器保持アーム４２０の拘束を解除し、圧入ヘッド５２０を初期位置にまで上昇させたのち、圧縮ユニット固定台３００から圧縮機を取り出し、電源コードの配線や配管などを行う。そして、最後に動作テストを行い問題なしと判断されると、容器胴体２１の両端に上蓋２２と下蓋２３をそれぞれ一体的に溶接して完成体とする。

以上説明したように、本発明によれば、密閉容器（密閉シェル）２の容器胴体２１にメインフレーム３およびサブフレーム７を圧入するとともに、メインフレーム３，サブフレーム７の水平基準面（組立基準面）４３，７２と容器胴体２１の開口端面（下端２１１，上端２１２）を固定治具（圧縮ユニット固定台３００，サブフレーム固定台５３０など）に対して同方向に押圧固定して溶接するようにしたことにより、メインフレーム３とサブフレーム７の平行度が確保でき、主軸受け３１と副軸受け７１の軸心を正確に合わせることができる。したがって、主軸受け３１と副軸受け７１の軸心ずれによる各軸受け部での片当たりや、電動機５の磁気ギャップの不均一化を防止でき、圧縮機の性能および信頼性が向上する。

また、本発明の組立方法は、クランク軸が主軸の外径の外側に張り出しているシャフトを有するスクロール圧縮機（図１参照）で、先にシャフトをメインフレームに挿通しておく必要があり、主軸受とステータ内径とを直接位置決めして溶接できない構造の圧縮機にも適用することができる。また、サブ工程（前組立工程）で組み立てられた調芯済みの圧縮ユニットを容器胴体内に組み込むことができるため、組立の分業化が可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。当該スクロール圧縮機の組立方法の分野に従事する通常の技術知識を有する当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において想起し得るであろう各種の変形例または修正例も当然に本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の組立方法が適用されるスクロール圧縮機の一例を示す断面図。 （ａ）溶接個所に凹部を有するメインフレームの要部断面図，（ｂ）上記凹部の変形例を示すメインフレームの平面図。 （ａ）本発明の組立方法を実施するための組立装置の一例を示す正面図，（ｂ）その側面図。 上記組立装置とスクロール圧縮機の相対的な位置関係を示す分解断面図。 （ａ）圧縮ユニット固定台の固定手段を示す要部拡大断面図，（ｂ）上記固定手段の変形例を示す要部拡大断面図。 スクロール圧縮機の圧縮ユニット組立工程を示す断面図。 スクロール圧縮機のサブフレーム組立工程を示す断面図。 スクロール圧縮機のサブフレーム溶接工程を示す断面図。 従来の組立方法によって組み立てられたスクロール圧縮機を示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）図９のスクロール圧縮機の組立工程を示す断面図。

符号の説明

１０ スクロール圧縮機
２ 密閉容器
２１ 容器胴体
３ メインフレーム
３１ 主軸受け
３４ 凹部
４ 圧縮部
４１ 固定スクロール
４２ 旋回スクロール
４３ 水平基準面
５ 電動機
６ シャフト
６１ 主軸
６２ クランク軸
７ サブフレーム
７１ 副軸受け
７２ 水平基準面
１００ 圧縮ユニット
２００ 組立装置
２１０ ベース
２２０ 支持フレーム
３００ 圧縮ユニット固定台
３３１ チャック爪
３２０ 載置台
３２１ 水平基準面
４００ 容器保持手段
４２０ 容器保持アーム
５００ 圧入手段
５２０ 圧入ユニット
５３０ サブフレーム固定台
５３１ 水平基準面
５６０ サブフレーム固定手段
５６１ チャック爪
６００ 溶接手段
６１０ 溶接トーチ
Ｘ−Ｘ 圧縮機中心線

Claims (9)

1. 密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの主軸の一端側を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの主軸の他端側を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、
   上記メインフレームに上記圧縮部と上記シャフトとを組み込んで圧縮ユニットを形成する圧縮ユニット組立工程と、
   上記シャフトの主軸に上記電動機のロータを一体的に取り付けるロータ取付工程とを含む前組立工程を実施したのち、
   上記シャフトが垂直となるように上記圧縮ユニットを水平状態として圧縮ユニット固定台上にセットする圧縮ユニット水平出し工程と、
   圧縮ユニット固定手段により上記圧縮ユニット固定台上で上記シャフトの軸線が当該圧縮機の中心線上に位置するように上記圧縮ユニットを位置決めして固定する圧縮ユニット芯出し工程と、
   容器保持手段により上記容器胴体を上記シャフトの軸線と同軸となるように支持したのち、第１圧入手段により上記圧縮ユニット固定台と上記容器保持手段とを上記容器胴体の一端側の開口部が上記圧縮ユニット固定台に当接するまで相対的に移動させて、上記容器胴体の一端側の開口部内に上記圧縮ユニットを圧入する圧縮ユニット圧入工程と、
   上記第１圧入手段により上記容器胴体を上記圧縮ユニット固定台に押し付けた状態で、溶接手段により上記容器胴体を上記圧縮ユニットに一体的に溶接する圧縮ユニット溶接工程とを含む後組立工程を実施することを特徴とするスクロール圧縮機の組立方法。
2. 上記圧縮ユニット水平出し工程において、その水平基準面が上記固定スクロールの背面側に形成されている請求項１に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
3. 上記後組立工程にはさらに、
   上記サブフレームを水平状態としてサブフレーム固定台にセットするサブフレーム水平出し工程と、
   サブフレーム固定手段により上記サブフレーム固定台上で上記サブフレームの軸線が当該圧縮機の中心線上に位置するように上記サブフレームを位置決めして固定するサブフレーム芯出し工程と、
   第２圧入手段により上記サブフレーム固定台と上記容器保持手段とを上記容器胴体の他端側の開口部が上記サブフレーム固定台に当接するまで相対的に移動させて、上記容器胴体の他端側の開口部内に上記サブフレームを圧入するサブフレーム圧入工程と、
   上記第２圧入手段により上記容器胴体を上記サブフレーム固定台に押し付けた状態で、溶接手段により上記容器胴体を上記サブフレームに一体的に溶接するサブフレーム溶接工程とが含まれる請求項１または２に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
4. 上記サブフレーム水平出し工程において、その水平基準面が上記サブフレームの背面側に形成されている請求項３に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
5. 上記圧縮ユニット固定手段は、当該圧縮機の中心線を中心とする円周上に等間隔で配置され、かつ、その円の半径方向に沿って移動可能であり、上記固定スクロール側に形成されているチャック溝と係合する複数のチャック爪を備えている請求項１または２に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
6. 上記各チャック爪は垂直方向に昇降可能であり、その下降動作時に上記チャック溝を介して上記圧縮ユニットを上記圧縮ユニット固定台側に押圧する請求項５に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
7. 上記チャック溝は上記チャック爪と係合する部分に水平力を下向き力に変換するテーパ面を有し、上記チャック爪は上記半径方向内側への移動時に、上記テーパ面を介して上記圧縮ユニットを上記圧縮ユニット固定台側に押圧する請求項５に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
8. 上記メインフレームおよび／または上記サブフレームは、その外周面に上記容器胴体の内面との間に所定幅の隙間を形成する凹部を有し、上記凹部が上記溶接手段による溶接個所として選択される請求項１〜７に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
9. 上記シャフトは上記電動機の出力軸としての主軸と、上記主軸に対して偏心して形成されていて上記旋回スクロールに連結されるクランク軸とを有し、上記クランク軸が上記主軸の外径よりも外側に張り出すように形成されている場合、上記圧縮ユニット組立工程において、上記メインフレームの主軸受けに上記シャフトの主軸を挿通し、上記クランク軸を上記旋回スクロールに連結した後、上記固定スクロールを上記メインフレームに取り付ける請求項１または２のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の組立方法。

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