JP3788461B2

JP3788461B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP3788461B2
Application number: JP2004030261A
Authority: JP
Inventors: 龍一郎天野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: WO2005075829A1; EP1712793A1; KR100775743B1; JP2005220829A; EP1712793B1; ES2318458T3; CN1918387B; DE602005011759D1; EP1712793A4; US20070154334A1; KR20060108746A; CN1918387A; ATE418009T1

Description

この発明は、圧縮機に関するものである。

空気調和機の室外機等に用いられる圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器の下部に収納される圧縮機要素部と、密閉容器の上部に収納される電動機要素部とを備えた密閉型回転圧縮機がある。このような圧縮機では、冷媒ガスと潤滑油との分離を密閉容器内で十分行わないと、外部回路に潤滑油を含む冷媒ガスが流出し、これによって冷却効率が低下すると共に、密閉容器内の底部に設けられた油溜めの潤滑油が不足して、圧縮機要素部における作動が円滑に行えなくなるおそれがあった。従って、冷媒ガスと潤滑油の混合体が密閉容器上蓋部に設けた吐出部から流出する前に、混合体から潤滑油のみを分離して、容器下部へと潤滑油を戻し、潤滑油を密閉容器内で循環させる手段を講じる必要があった。

そのため、従来において油分離板を備えたものがあった（例えば、特許文献１参照）。すなわち、電動機要素部は、回転子と、この回転子の外周側に配置される固定子とを有し、回転子の上端面側に油分離板を配置する。このため、冷媒ガスと潤滑油の混合体が密閉容器の下部側から上昇してくれば、この油分離板に当たる。この際、この油分離板は回転子と共に回転しており、この油分離板の遠心力によって混合体が放射状に分散される。そして、この分散された混合体は固定子のコアに巻設されたコイルに当たる。これによって、油分（油粒）がコイル側に付着して、油分（油粒）と冷媒ガス（気体）とが分離し、分離後の冷媒ガスは密閉容器（ケーシング）の上部に設けられたガス吐出管を介して圧縮機外へ吐出され、コイル側に付着した油分はこの固定子を伝わって密閉容器の下部の油溜めに戻る。

ところで、回転子の上端面には、磁石の飛び出し防止、及び磁界を遮断するために、非磁性ダイカスト合金の端板が取付ける場合がある。このような場合には、この端板に油分離板を取付ける必要があった。そこで、従来では、回転子の上端面に付設された端板に油分離板を固定するために、端板に突起部を設けると共に、油分離板に貫通孔を設け、この油分離板の貫通孔に端板の突起部に嵌入させた後、油分離板の貫通孔から突き出た突起部の突出部を圧潰（いわゆるカシメ加工）すすることによって油分離板を端板に取付けていた。
特開平１１−１０７９６７号公報

しかし、上記方法で油分離板を取付けると、カシメ加工の際に端板の突起部に大きな圧縮力が作用し、突起部の破壊強度を上回ってしまい、突起部に割れや、欠け、ひびが生じるという不具合があった。この原因としては、非磁性ダイカスト合金の端板突起部の延性、及び破壊強度が、一般的な鉄製のカシメ用リベット等と比較して低いことが挙げられる。また、上記のように圧縮機の電動機要素部の構造上、端板の材質を変更することは困難である。このように、圧縮機の製造時に上記のような突起部の割れやひび等の不具合が生じると、油分離板を取り外し、さらに回転子に固定した端板を交換するなど、製造コストが増大した。また上記のような不具合を発見できずに密閉型回転圧縮機を製品化すると、使用時に端板の突起部が破損し、油分離板が密閉容器内で脱落する可能性があった。油分離板が脱落すると、圧縮機を修理する必要が生じ製品の信頼性が低下する。

この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、回転子側に油分離板を脱落のおそれが無いように確実に取付けることができ、潤滑油と冷媒ガスを確実に分離できる機能を有する信頼性の高い圧縮機を提供することにある。

そこで、請求項１の圧縮機は、密閉容器１０と、この密閉容器１０の下部側に収納される圧縮機要素部１４と、この密閉容器１０の上部側に収納される電動機要素部１５とを備え、この電動機要素部１５は、回転子２５と、この回転子２５の外周側に配置される固定子２６とを有すると共に、この回転子２５の上端面に端板１を介して油分離板２を取付けて成り、端板１に突起部３を設けると共に、この端板１上に配置される油分離板２に、上記突起部３が嵌入される貫通孔４を設け、この油分離板２の貫通孔４から突出した突起部３の突出部を圧潰して、この油分離板２と端板１とを一体化すると共に、上記突起部３の上面には、上記圧潰時に突起部３の突出部の変形を許容する凹部５を設けた圧縮機であって、上記突起部３の材質がアルミダイカスト合金であると共に、上記突起部３の凹部５の形状が、下方に向かって順次縮径する円錐形であり、上記凹部５の一部を残して突起部３を圧潰することを特徴としている。

上記請求項１の圧縮機では、圧潰時に突起部３の突出部の変形を許容する凹部５を突起部３に上面に設けたことにより、突起部３を圧潰する際、突起部３の突出部の変形を許容するので、突起部３に対する径方向、及び軸方向の応力を軽減し、応力を分散させることによって突起部３の破壊を防止することができる。

また、上記圧縮機では、突起部３に設けた凹部５の空間を完全に潰さない圧潰を行うことになる。これによって、突起部３の破壊を一層確実に防止することができる。すなわち、突起部３の凹部５が完全に潰された後は、通常の圧縮と同等であるため、さらに圧潰作業（加圧作業）を続行すると突起部３が破壊する可能性が生じる。このため、このような破壊が生じる前に加圧作業を停止することによって、破壊を防止するようにしている。なお、このように、凹部５の一部が残ったとしても、突起部３の圧潰による油分離板２と、端板１との一体化を損なわない。

さらに、上記圧縮機では、凹部５の形状を円錐形としたことにより、プレス機等にて圧潰作業を行う場合に、この圧潰作業において突起部３の圧縮が進行するにつれて、プレス機のプレス盤と突起部３との接触面積が徐々に増えて軸力を分散することができる。また、このプレス時には、凹部５の周りの周壁が突起部３の径方向内側及び外側に均等に変形する。このように、突起部３は、無理な変形や応力の集中を生じさせない形状なって、突起部３の破壊を効果的に防止することができる。

しかも、上記圧縮機では、突起部３の材質をアルミダイカスト合金としているが、アルミダイカスト合金製の突起部３は他の鉄製リベット等の鍛造品に比べて破壊強度、及び延性が劣るため、圧潰作業の際には上記のような破壊防止のための対策が必要である。

上記請求項１の圧縮機によれば、圧潰による突起部の破壊を防止することができるため、油分離板の取付け工程における労力、コストを削減することが可能となる。また、突起部の破壊を油分離板の取付け工程で発見できず、製品化した後に突起部の破損が進行し、油分離板が脱落するなどの品質トラブルも防止することができ、圧縮機の信頼性を高めることができる。

また、上記圧縮機によれば、凹部の空間を残すことによって、突起部の破壊防止をより確実なものとする。従って、上述したように、製造時の労力、コストを削減できると共に、圧縮機の信頼性も一層高めることができる。

さらに、上記圧縮機によれば、凹部の形状を円錐形することによって、突起部は圧潰時において、無理な変形を生じない形状となって、この突起部の破壊を効果的に防止することができる。また、円錐形は簡単な形状であるため、端板のダイカスト時にも、ダイカスト後の切削等の加工によっても容易に作成することができる。従って、製造コストを押さえつつ、圧縮機の信頼性も高めることができる。

しかも、上記圧縮機によれば、突起部すなわち端板の材質をアルミダイカスト合金としているが、アルミダイカスト合金は軽量かつ非磁性であり、回転子上部に固定する端板の構造上最適な材質である。しかし、アルミダイカスト合金は延性や、破壊強度が他のカシメ用のリベットに用いられる金属等に比べて劣っているため、圧潰作業（カシメ）を行う際には突起部に破壊防止のための対策が必要となる。従って、上記突起部の破壊防止対策の効果が非常に顕著に現れる。

次に、この発明の圧縮機の具体的な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１にこの圧縮機の断面図を示す。圧縮機は密閉型回転圧縮機であり、密閉容器１０と、この密閉容器１０の下部側に収納される圧縮機要素部１４と、この密閉容器１０の上部側に収納される電動機要素部１５とを備える。図２は電動機要素部１５の要部拡大断面図である。図１に示すように、密閉容器１０は、円筒状の胴部１１と、この円筒状の胴部１１の下部に連設される底部材１２と、この胴部１１の上部に連設される上蓋部材１３とから成る。上記圧縮機要素部１４は、上シリンダ１６、下シリンダ１７、及びその支持部材１８、１９等を備える。そして、この密閉容器１０内においてその軸心部に上下方向に沿って延びる回転軸２０が、回転自在に挿通されている。また、上下のシリンダ１６、１７には、それぞれ吸込口２１、２２が形成され、各吸込口２１、２２には吸込管２３、２４が接続され、これらの吸込管２３、２４を介して、アキュームレータ４０から冷媒ガスが各シリンダ１６、１７に供給される。

次に電動機要素部１５は、回転軸２０に外嵌固定される回転子２５と、この回転子２５の外周側に配設される固定子２６とを備える。回転子２５には、その軸心孔２７に沿って上下方向に延びる貫通孔２８が複数箇所設けられている。この貫通孔２８の下方開口部から、この電動機要素部１５や上記圧縮機要素部１４を円滑に駆動させるための潤滑油と、冷媒ガスとの混合体が流入し、密閉容器１０の上部へ向かって流動する。

図１、及び図２に示すように、回転子２５の上端面には、アルミダイカスト合金の端板１を介して油分離板２が付設されている。端板１は、回転子２５に設けた貫通孔下部からリベット２９を挿入し、回転子２５の貫通孔に連通して端板１に設けた貫通孔上部から突出したリベット２９の先端を圧潰して取付けられている。この端板１の平面図を図３に、この図３のＡ−Ａ断面図を図４に示す。端板１は、回転子２５の上端面を覆うものであって、円盤状基部９と、円盤状基部９の上面中央部に立設された取付部８とを有する。この端板１の取付部８の上面には図１、及び図２に示すように、油分離板２が載置された状態で取付けられている。この端板１の下面には、回転子２５に設けた複数箇所の貫通孔２８とつながる凹窪部６が設けられており、さらにこの凹窪部６に連通される貫通孔７が、端板１の基部９に４箇所設けられている。なお、端板１は、回転子２５の磁石の飛び出し、及び磁界を遮断する機能を発揮する。

このため、回転子２５に設けた貫通孔２８内を上昇してきた混合体は、貫通孔２８の上部開口部から、端板１の凹窪部６に流入し、さらに凹窪部６を介して端板１に設けた貫通孔７に下方開口部から流入する。そして、この混合体は貫通孔７の上方開口部から上方に吐出され、油分離板２に衝突する。油分離板２は回転子２５と共に回転しているため、油分離板２に衝突した混合体は、油分離板２の遠心力によって放射状に分散され、固定子２６の上部に設けられたコイル３０に吹き付けられる。油分離板２の設置高さは、油分離板２から飛散した混合体が確実にコイル３０に吹き付けられるように、取付部８の高さを最適に設計することにより決定している。これによって潤滑油粒がコイル３０側に付着して潤滑油と冷媒ガスとが分離し、分離後の冷媒ガスが密閉容器１０上部の吐出部４１から外部へ吐出される一方で、コイルに付着した潤滑油は固定子２６を伝わって密閉容器１０下部の油溜め４２に戻される。このように、油分離板２を端板１に取付けることによって、冷媒ガスと潤滑油との分離は安定して行われる。

以上にこの発明を適用する圧縮機の構造、及び油分離板２による潤滑油と冷媒ガスの分離方法の概略を説明したが、ここで上記油分離板２の取付方法、すなわち、アルミダイカスト合金からなる突起部３を有する端板１に、油分離板２を載置状として取付ける板取付方法をさらに詳細に説明する。図３、図４に示すように、端板１の取付部８には突起部３が３箇所設けられ、また図６に示すように油分離板２に取付部８の突起部３が嵌合（嵌入）するための貫通孔４が３箇所に設けられている。この場合、図５に示すように突起部３の上面には、上方に向かって順次拡径する円錐形の凹部５を設けている。この凹部５は、後述するように、突起部（３）の突出部を圧潰するときに、突起部（３）の突出部の変形を許容するものであって、その開口部の直径が短円柱状の突起部３の外径の約５０％程度であり、その深さが突起部３の外形に対して約１０〜１５％程度である。なお、上述したように端板１はアルミダイカスト合金製であり、この凹部５は端板１のダイカスト時に形成しても、ダイカスト後に切削等の加工を施して設けてもよい。また、突起部３の下端外周には、周溝３２が設けられている。

この場合、突起部３を油分離板２の貫通孔４に嵌入し、貫通孔４から出た突起部３の突出部を上部からプレス機等にて圧潰する（カシメる）ことにより、突起部３の貫通孔４から出た突出部を、貫通孔４より径が大きくなるように変形させ、油分離板２を端板１に固定する。この突起部３のカシメは、凹部５を完全に潰さずに、凹部５の一部が残る（確認できる）ようにする。すなわち、凹部５が、突起部３の変形により空間がなくなってしまう直前でプレスを終了する。この場合、プレス作業中に、凹部５の有無を確認することは困難なため、あらかじめ実験によって、凹部５を残しながらのプレスが可能な、プレス盤の限界ストロークを測定しておくのが好ましい。これによって、油分離板２の取付け時のカシメ作業は、機械的にプレス盤の限界ストロークまでのプレスを繰り返すのみでよく、この発明の実施により労力が増加することを防止できる。

このように、上記実施形態では、圧潰時に突起部３の突出部の変形を許容する凹部５を突起部３に上面に設けたことにより、突起部３を圧潰する際、突起部３の突出部の変形を許容するので、突起部３に対する径方向、及び軸方向の応力を軽減し、応力を分散させることによって突起部３の割れやひび等の破壊を防止することができる。このため、油分離板２の取付け工程における労力、コストを削減することが可能となる。また、突起部３の破壊を油分離板２の取付け工程で発見できず、製品化した後に突起部３の破損が進行し、油分離板２が脱落するなどの品質トラブルも防止することができ、圧縮機の信頼性を高めることができる。さらに、突起部３に設けた凹部５を完全に潰さず、凹部５の一部が残ることになる。これによって、突起部３の破壊を一層確実に防止することができる。すなわち、突起部３の凹部５が完全に潰された後は、通常の圧縮と同等であるため、さらに圧潰作業（加圧作業）を続行すると突起部３が破壊する可能性が生じる。このため、このような破壊が生じる前に加圧作業を停止することによって、破壊を防止するようにしている。なお、このように、凹部５の一部が残ったとしても、突起部の圧潰による油分離板と、端板１との一体化を損なわない。

また、凹部５の形状を円錐形することによって、突起部３は圧潰時において、無理な変形を生じない形状となって、この突起部３の破壊を効果的に防止することができる。また、円錐形は簡単な形状であるため、端板１のダイカスト時にも、ダイカスト後の切削等の加工によっても容易に作成することができる。従って、製造コストを押さえつつ、圧縮機の信頼性も高めることができる。さらに、突起部３の材質をアルミダイカスト合金としているが、アルミダイカスト合金製の突起部３は他の鉄製リベット等の鍛造品に比べて破壊強度、及び延性が劣るため、圧潰作業の際には上記のような破壊防止のための対策が必要である。

次に、図７は突起部３の参考例としての変形例を示し、この場合、突起部３に形成される凹部５を扁平の円形孔としている。この場合もその外径（直径）を突起部３の外径の約５０％程度とし、深さを突起部３の外径に対して約１０〜１５％程度としている。また、突起部３の凹部５の底部隅部は、応力を突起部３全体に分散するために丸みを付けている。この場合も、圧潰時には凹部５の一部を残すことになる。

以上にこの発明の圧縮機の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。端板１の突起部５の数の増減及びこれに対応する油分離板２の貫通孔４の数の増減は任意である。また、突起部３の先端面（上面）にワセリン等の潤滑材を施して、突起部３の上面とプレス盤との摩擦係数を小さくするのが好ましい。これによって、突起部３の端面の変形がプレス盤に拘束され、側面に割れが生じることを防止でき、より破壊の防止効果の高いカシメ作業が可能となる。

この発明による圧縮機の断面図である。この発明による圧縮機の電動機要素部の要部拡大断面図である。この発明による圧縮機に取付ける端板の平面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。突起部の拡大断面図である。この発明による圧縮機に取付けるの油分離板の平面図である。突起部の変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１・・端板、２・・油分離板、３・・突起部、４・・貫通孔、５・・凹部、１０・・密閉容器、１４・・圧縮機要素部、１５・・電動機要素部、２５・・回転子、２６・・固定子

Claims

密閉容器（１０）と、この密閉容器（１０）の下部側に収納される圧縮機要素部（１４）と、この密閉容器（１０）の上部側に収納される電動機要素部（１５）とを備え、この電動機要素部（１５）は、回転子（２５）と、この回転子（２５）の外周側に配置される固定子（２６）とを有すると共に、この回転子（２５）の上端面に端板（１）を介して油分離板（２）を取付けて成り、端板（１）に突起部（３）を設けると共に、この端板（１）上に配置される油分離板（２）に、上記突起部（３）が嵌入される貫通孔（４）を設け、この油分離板（２）の貫通孔（４）から突出した突起部（３）の突出部を圧潰して、この油分離板（２）と端板（１）とを一体化すると共に、上記突起部（３）の上面には、上記圧潰時に突起部（３）の突出部の変形を許容する凹部（５）を設けた圧縮機であって、上記突起部（３）の材質がアルミダイカスト合金であると共に、上記突起部（３）の凹部（５）の形状が、下方に向かって順次縮径する円錐形であり、上記凹部（５）の一部を残して突起部（３）を圧潰することを特徴とする圧縮機。