JP2009264162A

JP2009264162A - 圧縮機およびロータシャフト

Info

Publication number: JP2009264162A
Application number: JP2008112357A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iwasa; 真岩佐
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】製品表面にバリ部を形成することなく加工性に優れたロータシャフトを提供すること。
【解決手段】ロータ１の中央部にシャフト２，３の外径より大きな貫通穴１ａを設けるとともに、更にロータの軸方向の適所に前記貫通穴よりやや大きめの大径部を形成し、前記大径部にて前記シャフト２，３を突き合わせて、当該突き合わせ部に生じるバリが前記大径部内に存するロータシャフトとしてある。これにより、製品の外形にバリ部を発生させることなく、生産性の良いロータシャフトを提供することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は流体の圧縮を行う圧縮機等の特にロータシャフトに関するものである。

従来、この種の圧縮機に用いられるロータシャフトは、ロータの両端面にシャフトを摩擦圧接工法にて接合して構成してあった（例えば、特許文献１参照）。

図６は特許文献１に示された従来のロータシャフトを示したものである。本文献に記載されたものは軽量化を図る目的とし、ロータシャフトＡの中央部に中空部分を設け、前述のようにロータ１とシャフト２および３は摩擦圧接工法にてロータ１の端面にて接合している。すなわち、ロータ１にはその中央部に貫通穴１ａと軸方向のほぼ中央部には大径部１ｂを備えている。そしてシャフト２及び３はロータ１の端面に圧接接合している。
特開２００５−１７１９５０号公報

しかしながら、前記従来の構成ではシャフト２および３をロータの端面に摩擦圧接工法にて接合するときに、当該ロータ１の端面にバリ４が発生するところから、このバリの除去が必要となる。また、摩擦圧接工法は回転による摩擦熱を利用して材料を半溶融状態にして接合するため、接合時のバリ部近傍は一種の焼の入った状態となっていて、接合後のバリ部はかなり高硬度となっており、旋盤加工等にてバリ部を除去するには、高硬度のチップを用いる等、あと加工の生産性が悪いという課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、製品表面にバリ部を形成することなく加工性に優れたロータシャフトを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明はロータの中央部にシャフトの外径より大きな貫通穴を設けるとともに、ロータの軸方向の適所に前記貫通穴よりやや大きめの大径部を形成し、前記大径部にて前記シャフトを突き合わせて、当該突き合わせ部に生じるバリが前記大径部内に存する構成としてある。

これによって、ロータの端面にバリが形成されて残ることがなく製品の表面にはバリ部が存在しないため、あと加工にて高硬度なバリ部を除去する必要がなくなる。

本発明は、高硬度なバリ部の除去が不要な安価で加工性に優れた圧縮機あるいはロータシャフトを提供することができる。

第１の発明は、シリンダー内で回転して圧縮動作を行うロータシャフトを備えた圧縮機であって、前記ロータシャフトは前記ロータの中央部にシャフトの外径より大きな貫通穴を設けるとともに、ロータの軸方向の適所に前記貫通穴よりやや大きめの大径部を形成し、前記大径部にて前記シャフトを突き合わせて、当該突き合わせ部に生じるバリが前記大径部内に存する構成としてあり、接合部のバリ部が製品表面に形成されないため、高硬度に形成されたバリ部を除去する必要はなく、安価で加工性に優れた圧縮機を提供することが可能となる。

また第２の発明は、ロータとシャフトとからなり、前記ロータの貫通穴に挿入したシャフト同士を突き合わせて、前記貫通穴よりやや大きめに形成した大径部で摩擦圧接工法にて突き合わせ接合し、当該突き合わせ接合部に生じたバリが前記大径部内に存する構成としてあり、接合部のバリ部が製品表面に形成されないため、高硬度に形成されたバリ部を除去する必要はなく、安価で加工性に優れたロータシャフトを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるロータシャフトを用いたベーンロータリ型圧縮機の横断面図、図２は同縦断面図、図３は同ロータシャフトの断面図である。ロータ１は略円筒状のシリンダー１０に一部が接するように配置されており、その両端にはシャフト２及び３が図３に示すように接続されてロータシャフト２１を構成している。そして上記ロータシャフト２１はその接合部に後述するようなバリ部４が形成されている。

なお、上記シリンダー１０の両端には圧縮部を構成するために前部側板１２及び後部側板１３が配置され、ロータ１に配置されたスリット溝１４内をベーン１１が摺動することにより圧縮室１５を構成し、シャフト２及び３の回転によりロータ１が回転し、圧縮室１５の容積を減じていくことによりガスを圧縮する構成をとっている。

図４はロータシャフトの接合前の状態を示す分解断面図であり、ロータ１の中央部にはシャフト２及び３が挿入される貫通穴１ａが形成されている。貫通穴１ａの径はシャフト２及び３の外径よりも大きく設定されており、貫通穴１ａをシャフト２及び３が挿入可能となっている。またロータ１の軸方向の適所、例えば軸方向のほぼ中央部は貫通穴１ａより大きな大径部１ｂが配置されている。このとき大径部１ｂの形状はシャフト２と３を摩擦圧接で接合時に寄り代より決まる押しのけ体積よりも小さくなくように設定している。この関係を次式にて表す。シャフト２及び３の外径がｄ、寄り代をｈとした場合、大径部１ｂの長さＬと内径Ｄは次式を満足する形状とすれば良いことが判る。

（Ｄ^２−ｄ^２）×Ｌ＜ｄ^２×ｈ
図５は同じ外径ｄの棒材を寄り代ｈにて摩擦圧接工法にて接合した場合の接合完了状態を示す説明図である。この場合は摩擦圧接によってｄ^２×π／４×ｈだけの体積が押しのけられ、棒材の外径ｄより、円周状に広がったバリ部４が形成される。この関係は本実施の形態で説明するシャフト２及び３が摩擦圧接にて接合された時と同じ関係となる。

以上のように構成されたロータシャフトにおいて、このロータ１には前記した如くシャフト２及び３が挿入可能な貫通穴１ａが形成されており、その軸方向のほぼ中央部にはシャフト２及び３を摩擦圧接にて接合するときに必要とする寄り代より決まる大径部１ｂを備えている。この大径部１ｂはそのサイズが前記関係式を満足する形状としているため、圧接により決まるバリ部４の体積は大径部１ｂの体積よりも小さくなる。そのため、シャフト２および３をロータ１の両端から貫通孔１ａに挿入してその端面を突き合わせて摩擦圧接接合するときに発生したバリ部１４はシャフト２及び３とロータ１の嵌合隙間（大径部１ｂとシャフト２および３との間に形成される隙間）に入り込み、ロータ１とシャフト２及び３の一体化が可能となる。そして、シャフト２及び３の接合時に発生したバリ部はロータ１の内部に納まり、ロータ１の外形部には現れず、あと加工にて取り除く必要がなくなり、安価で加工性のよいロータシャフトを提供することができる。

なお、上記説明では、ロータ１の大径部１ｂの例として前記関係式を満足する例にて説
明したが、バリが収まる隙間ができる構成であればどのようなものであってもよく、これに限定されるものではない。また、圧縮機の例としてベーンタイプのロータリコンプレッサとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

以上のように本発明は、ロータとシャフトとの接合によって生じるバリがロータの内部に納まってロータの外形部に現れないので、あと加工にてこれを取り除く必要がなくなり安価に提供することができるとともに、加工性の大幅な向上が図れ、低コストで生産性の良い圧縮機およびロータシャフトを提供することができ、各種圧縮機や機器に適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の横断面図同圧縮機の縦断面図同圧縮機に用いたロータシャフトの断面図同ロータシャフトの分解断面図シャフト接合時のバリ発生状況を示す説明図従来のロータシャフトの断面図

符号の説明

１ロータ
１ａ貫通穴
１ｂ大径部
２シャフト
３シャフト
４バリ部
１０シリンダー
１１ベーン
１２前部側板
１３後部側板
１４スリット溝

Claims

シリンダー内で回転して圧縮動作を行うロータシャフトを備えた圧縮機であって、前記ロータシャフトは前記ロータの中央部にシャフトの外径より大きな貫通穴を設けるとともに、ロータの軸方向の適所に前記貫通穴よりやや大きめの大径部を形成し、前記大径部にて前記シャフトを突き合わせて、当該突き合わせ部に生じるバリが前記大径部内に存する圧縮機。
ロータとシャフトとからなり、前記ロータの貫通穴に挿入したシャフト同士を突き合わせて、前記貫通穴よりやや大きめに形成した大径部で摩擦圧接工法にて突き合わせ接合し、当該突き合わせ接合部に生じたバリが前記大径部内に存するロータシャフト。