JP2006336660A - 密閉型ロータリー圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の密閉型ロータリー圧縮機では、シリンダブロックの作成には鋳鉄から機械加工により多数の穴やタップ加工、面加工が必要で、多くの工数がかかり、コスト高となっていた。
【解決手段】密閉型ロータリー圧縮機において、シリンダブロック７を寸法精度の出し易い焼結鉄とすることで、機械加工工数を低減させると同時に、焼結成形素材として不可欠なランド部の形状を、圧縮室側を小さく、外周側を大きくすることで、必要最小限の切削代で圧縮室側のランド部を除去することが可能となる。これにより、生産性に優れ、安価で、かつ圧縮室のシール性に優れた密閉型ロータリー圧縮機を提供することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉容器内に圧縮機構部とこれを駆動する電動機とを収容する密閉型ロータリー圧縮機に関するもので、特にそのシリンダーブロックの製造方法に関する。

図５は従来の密閉型ロータリー圧縮機である。この密閉型ロータリー圧縮機は、密閉容器１０１内に収容されるロータリー型圧縮機構をシリンダブロック１０３ａ，ｂと、シリンダブロック１０３ａ，ｂに設けたシリンダ孔の内側で偏心回転するピストン１０４ａ，ｂと、ピストン１０４ａ，ｂに先端を接しながら往復運動を行い、前記シリンダ孔を高圧室と低圧室に区切るベーンと、ピストン１０４ａ，ｂを駆動する回転軸１０５と、シリンダブロック１０３ａ，ｂの軸方向両端を挟持して回転軸１０５を回転自在に支承する電動機１０６側の主軸受け１０７及び反電動機側の副軸受け１０８から構成している。圧縮機構は上下に２つ中板１０９を挟んで配置されており、シリンダブロック１０３ａ，ｂは鋳鉄で構成され、圧縮機構部は上部のシリンダブロック１０３ａにて密閉容器に点溶接で固定されている。

従来の密閉型ロータリー圧縮機では、シリンダブロックの作成には鋳鉄から機械加工により多数の穴やタップ、面等の加工が必要で、多くの工数がかかり、コスト高となっていた。

このため、シリンダブロックを鋳鉄などに比べて寸法精度が出しやすい焼結成形素材で形成し、機械加工の工数を減らしてコスト低減を図る試みがなされていた。しかしながら、焼結成形素材を作製する際には粉末金属を金型にて圧縮成形するため、端面角部にランド部を形成する必要があり、圧縮機として使用する場合にはこのランド部によりシール性が低下するなどの課題を有していた。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、加工の工数が少なくコストの安い圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、シール性を確保する必要がある部分ではランド部を小さく、その他の部分では大きく設定し、焼結成型後の機械加工によりシール性を確保する必要がある部分のランドが除去される寸法とするものである。

これにより、シリンダブロックを焼結成形品とした場合でも、圧縮室のシール性を高く保つことが可能となる。

本発明の密閉型圧縮機は、焼結成形品によりシリンダブロックを構成した場合でも高いシール性が確保できるので、安価で生産性に優れ、かつ高性能な密閉型圧縮機を提供することが出来る。

本発明は、シリンダブロックを焼結鉄にて作成した密閉型ロータリー圧縮機で、前記シリンダブロックの焼結成形素材において少なくとも前記シリンダ孔と前記ベーン溝を成形
し、前記シリンダ孔およびベーン溝のシリンダブロック端面との交線部をわずかにへこむ平坦部とこれに続く斜面からなるランド形状とし、その後前記シリンダ孔とベーン溝、および端面を切削または研削加工することにより前記ランド部を除去する寸法としたもので、大きな切削代を必要とせずに圧縮室を形成するコーナー部分にランド部が残らないようにすることが出来る。これにより、漏れ量が少なく、効率の高い圧縮機が安価に実現できる。また、切削屑の排出が少なくてすむので環境に対する負荷も小さいという利点を有する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図1は本発明の一実施例である２気筒密閉型ロータリー圧縮機の縦断面図である。図２は図１の２気筒密閉型ロータリー圧縮機のシリンダ付近横断面図である。まず、これらの図を使って、本発明の一実施例である２気筒密閉型ロータリー圧縮機の基本的な構造と動作について説明する。

図１において、密閉容器１内には電動機部２と圧縮機構部３ａ，３ｂがそれぞれ設けられている。電動機部２は、密閉容器１の内側に固着されたステータ４と、ステータ４に電流が流れることで回転するロータ５とからなり、ロータ５は回転軸６に固着されている。

圧縮機構部は、上部に配した第１の圧縮機構部３ａと下部に配した第２の圧縮機構部３ｂからなり、図２の第１の圧縮機構部３ａ横断面図に示すように、シリンダブロック７ａ、シリンダブロック７ａのシリンダ孔８ａに偏心して配されたピストン９ａ，シリンダブロック７ａのベーン溝１０ａ内に挿入され、ピストンに接して往復運動するベーン１１ａからなる。

第１の圧縮機構部３ａと第２の圧縮機構部３ｂは、中板１２によって仕切られ、それぞれ独立している。回転軸５は、それぞれの圧縮機構部を貫通し、第１，第２のシリンダブロック７ａ，ｂに対応する部分に、互いに１８０度位相をずらせた偏心軸部１３ａ，ｂが設けられている。偏心軸部１３ａ，ｂには、第１，第２のシリンダ孔８ａ，ｂ内に配置された第１のピストン９ａ，と第２のピストン９ｂが嵌合し、各ピストン９ａ，ｂは、各偏心軸部１３ａ，ｂの回転により１８０度位相がずれた偏心回転が与えられる。

回転軸６は、電動機部２側の主軸受け１４とその反対側の副軸受け１５とにより回転自在に両端支持されており、主軸受け１４は上部に配した第１の圧縮機構部３ａのシリンダ孔８ａの端面を塞いでいる。同様に副軸受け１５は下部に配した第２の圧縮機構部３ｂのシリンダ孔８ｂの端面を塞いでいる。

第１，第２のシリンダブロック７ａ，ｂは、焼結鉄で形成され、中板１２を挟んで主軸受け１４側と副軸受け１５側から貫通した取付ボルト１６により一体にボルト止めされている。一体となった圧縮機構部は、密閉容器内周まで張り出された主軸受け１４の外周部において、密閉容器１の内壁面に点溶接で固着されている。従来の圧縮機の多くはシリンダブロック７ａ，ｂで密閉容器１に点溶接で固定されているが、本実施例においてはシリンダブロック７ａ，ｂは焼結合金製であり、焼結合金には多くの場合、オイルが含浸されており、このオイルが溶接を阻害するため、主軸受け１４にて固定する形態をとっている。このため、主軸受け１４の材料は鋳鉄で作成されている。

上部に配した第１のシリンダブロック７ａには、シリンダ側面からシリンダ孔に向かって径方向に貫通する孔があけられ吸入口１７ａを形成している。吸入口には吸入ライナー１８、及び吸入管１９によって、密閉容器１の外と連通し、圧縮機の吸入ガスの取り入れ
口となっている。

吸入口１７ａから入った吸入ガスの一部はそのまま、上部のシリンダ孔８ａに吸い込まれ、圧縮される一方、シリンダブロック７ａには吸入口に交差して、軸方向の貫通孔（連絡孔）２０ａがあけられ、中板１２の同じ位置にあけられた穴２０ｃから下の第２のシリンダブロック７ｂにあけた、シリンダ孔８ｂとつながる斜めの切り欠き部１７ｂと連絡し、吸入通路を構成している。切り欠き１７ｂは、シリンダブロック７ｂの中央部まで切り欠かれ、ここより、シリンダ孔８ｂに吸入ガスが入り、圧縮される。

シリンダ孔８ａ，ｂで圧縮された冷媒ガスは吸入口１７ａとはベーン１１ａを挟んで反対側の吐出切り欠き２１を通って、主軸受け１４及び副軸受け１５の吐出口から吐出バルブを通って、吐出マフラー２４ａ，ｂに放出される。ここで、第１の圧縮機構部３ａで圧縮されたガスは上方に、第２の圧縮機構部３ｂで圧縮されたガスは下方に吐出される。

下部の吐出マフラー２４ｂに吐き出された冷媒ガスはシリンダブロックにあけられた吐出連通孔２７を経由し、上部の吐出マフラー２４ａ内で上シリンダで圧縮された冷媒ガスと合流した後、密閉容器内に吐き出される。このガスは電動機２を冷却し、密閉容器１上部の吐出管２８から吐き出される。

以上のような構成のもと、本発明の中心であるシリンダブロックについて詳しく述べる。

図３は本実施例のシリンダブロックの焼結成型素材３１である。シリンダブロック焼結成型素材３１にはほぼ中央にシリンダ孔８があけられ、このシリンダ孔８につながる径方向のベーン溝１０があけられている。材質は鉄系焼結材で、鉄系の合金粉末を図３の形状の金型に入れ、軸方向（紙面直角）にプレスした後、焼き固める。

粉末をしっかりとプレスするため、端面角部にはランド部として図４に示すような小さな段部が設けられている。ランド部の最外周は端面３４に対してわずかにへこむ平坦部３５となっており、平坦部３５と端面３４とは斜面３６で結ばれている。ランド部の形状はシリンダブロック７の外周では比較的大きくとられているが、シリンダ孔８、及びベーン溝部１０においては小さいランド形状となっている。

焼成後、気密を確保するためスチーム処理がされる。本実施例の場合はその後機械加工により、シリンダ孔８内径、ベーン溝１０及び端面３４が仕上げ加工される。

焼結成型素材３１は０．２ｍｍ程度の寸法精度で仕上がるので、鋳鉄材に比べ、粗加工の必要がなく取り代も少なく機械加工コストが低減される。また、２気筒のローリングピストンロータリー圧縮機は先に述べたように２つのシリンダブロック７は形状が異なるが、基本となるベーン溝１０とシリンダ孔８を持つようにすれば、金型が共用化され生産性が上がる。

シリンダ孔８およびベーン溝部１０の取り代の大きさは図４の２点差線で示すようにランドがなくなるぎりぎりの大きさがよい。この部分はコーナー部が高圧と低圧のシール部になるためランドは残さない方がよいが、そのため取り代を大きくすると材料費、加工コストが上がる。従って、外側のランドを大きくし、内側（シリンダ孔、ベーン溝）のランドを小さくし、金型寿命のバランスをとったうえで内側のランド形状を最小にする選択をすべきである。

本発明の一実施例を示す２気筒ロータリー圧縮機の縦断面図 図１における上部シリンダ付近の横断面図 本発明の一実施例を示すシリンダブロックの焼結成型素材を示す図 図３のランド形状部分拡大断面図 従来の２気筒のローリングピストンロータリー圧縮機の縦断面図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 電動機
３ 圧縮機構部
６ 回転軸
７ シリンダブロック
８ シリンダ孔
９ ピストン
１０ ベーン溝
１１ ベーン
１２ 中板
１４ 主軸受け
１５ 副軸受け
１７ 吸入口
２０ 吸入通路
２１ 吐出切り欠き
２２ 吐出口
３１ シリンダブロック焼結成形素材
３３ ランド
３８ 貫通孔
３９ 連絡通路
４０ 開口部
４２ 冷凍機油

Claims (1)

1. 焼結成形素材を加工して製造されるシリンダブロックと、前記シリンダブロックに設けられたシリンダ孔とこれにつながる径方向のベーン溝と、前記シリンダ孔内で偏心して回転するピストンと、前記ベーン溝内を前記ピストンに先端を接しながら往復運動するベーンと、前記ピストンを駆動する偏心部を持つ回転軸と、前記シリンダ孔の端面を塞ぐとともに前記回転軸を支承する主軸受け及び副軸受けを有する密閉型ロータリー圧縮機の製造方法であって、シリンダブロック焼結成形素材の端面角部には端面よりも僅かにへこんで形成された平坦面と、端面と平坦面との間をつなぐ斜面とから構成されるランド部を設け、前記ランド部は少なくともシリンダ孔およびベーン溝部ではその他の部分よりも小さく形成し、しかる後切削または研削加工工程にて、小さく形成されたランド部を除去する密閉型ロータリー圧縮機の製造方法。

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