JP3870742B2 - 密閉型電動圧縮機の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷蔵庫などに用いられる密閉型電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置や冷蔵庫などに搭載される密閉型電動圧縮機としては一般にスクロール圧縮機やロータリー圧縮機などが用いられている。本明細書では、このうちのロータリー圧縮機を例にして以下に従来の技術を説明する。
【０００３】
図４は従来の密閉型電動圧縮機を示す縦断面図、図５は図４のＡ部拡大図である。図４おいて１０は密閉容器であり、内部に圧縮機構１１、電動機１７、クランク軸１２が配設されている。電動機１７は密閉容器１の外殻内壁に固定された固定子１５と、固定子１５に対向して配置された回転子１６とからなっている。圧縮機構１１は内部に円柱形状の空間を有するシリンダ６と、シリンダ６の両端面に配置されて円柱形状の空間を閉塞すると同時にクランク軸１２を回転自在に支持する軸受部材１および９と、シリンダ内部に形成された円柱形状の空間内でクランク軸１２の偏芯部に周方向摺動自在に嵌合してクランク軸１２の回転に伴いシリンダ内周面を摺動するピストン７とからなり、電動機側の軸受部材１がスポット溶接等の溶接手段により密閉容器１０に固定されている。
【０００４】
また、シリンダ６には冷媒ガスの吸入口３が設けられ、吸入口３には密閉容器１０の外
部から冷媒ガスをシリンダ６の内部へ導くため吸入接続管２の一方の端部が圧入されている。吸入接続管２のもう一方の端部は密閉容器１０に予め取り付けられた吸入外管４および冷媒ガスの流路管５と共に結合点１３でロー付け固定されている。
【０００５】
以上の構成において、回転子１６が回転すると、この回転力はクランク軸１２によって圧縮機構１１に伝達され、圧縮機構１１ではピストン７がシリンダ６の内部を摺動して冷媒ガスを圧縮し、圧縮機構１１から送り出された圧縮冷媒ガスが冷凍サイクル（図示せず）を循環して膨張冷媒ガスとなって冷媒ガスの流路管５から吸入接続管２を通り、再び吸入口３から圧縮機構１１に戻る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の圧縮機では、冷媒ガス吸入口３に吸入接続管２の端部を挿入し、吸入接続管２のもう一方の端部を吸入外管４の端部に冷媒ガスの流路管５と共にロー付け固定する際、ロー付けバーナーの火力で吸入外管４と吸入接続管２が熱膨張した状態でロー材が結合点１３に供給され、バーナーが除去された時点で吸入外管４と吸入接続管２が冷却収縮を始める一方で、液状化したロー材も結合点１３で冷却固化して吸入外管４と吸入接続管２と冷媒ガスの流路管５とを密封固定する。
【０００７】
この時、吸入外管４が冷却により収縮して室温での寸法に戻るよりも先にロー材が冷えて固形化するために、吸入接続管２は結合点１３で吸入外管４に固定された状態となる。また、吸入外管４はロー付け作業性の要請から銅系材料で構成されているが吸入接続管２は鉄系材料で構成されているため、吸入接続管２は吸入外管４に比べて熱膨張率が小さく、冷却収縮に際して吸入外管４より吸入接続管２の収縮量は小さい。その結果、吸入外管４の冷却収縮に伴い吸入接続管２をシリンダの吸入口３に押し込もうとする内部応力が発生することになる。
【０００８】
一方、吸入接続管２と吸入口３とは密封性が必要とされるため圧入により結合されており、吸入接続管２は鉄系材料で構成されているため剛性が大きく、一般的に内部応力に対して自身が変形してこれを吸収することはない。その結果、吸入外管４の収縮による内部応力の大半は吸入接続管２が吸入口３に対して微小にずれることにより解放される。
【０００９】
しかし、吸入接続管２が最終的に吸入口３で保持される力よりも内部応力が小さくなった時点で吸入接続管２の微小ずれが停止するので、吸入接続管２の保持力に相当する大きさ迄低減した内部応力は、吸入接続管２に負荷される残留内部応力となり、この残留内部応力は最終的には吸入接続管２が吸入口３に圧入保持された部分を介してシリンダ６を押す力として作用する。発明者等が実験に用いた圧縮機では、この残留内部応力の値が概ね１０００Ｎ（約１００ｋｇｆ）〜１５００Ｎ（約１５０ｋｇｆ）を越えるとシリンダ６の径方向には圧縮機の性能確保の面で有害な歪みが生じ、下回ると歪みは無視できる程度に減衰した。
【００１０】
また、シリンダ６にはクランク軸１２を勘合挿入したピストン７がクランク軸１２の回転に伴いシリンダ６の内部を円滑に摺動するように組み込まれており、シリンダ６が歪むとシリンダ６とピストン７の摺動すきまの均一性に狂いが生じ、摺動面が偏摩耗する。また、歪みが大きいと摺動すきまが無くなりピストン７の回転運動が阻害され圧縮機構の機能が停止する。
【００１１】
これを防ぐために、予め吸入接続管２がシリンダ６を変形させる量を見込んでシリンダ６とピストン７の摺動すきまを大きく組み立てておくと、シリンダ６とピストン７が冷媒ガスを圧縮する時に圧縮ガスが摺動すきまから逆流漏出する量が多くなり圧縮機の基本性能が著しく低下するという課題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような課題を解決し、性能の高い電動圧縮機を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は吸入外管と吸入接続管をロー付け固定する際に吸入外管が加熱膨張後の冷却収縮の作用で生じる内部応力が十分に低減するまで、吸入接続管が圧縮機構部の吸入口に挿入されている部分で軸方向の微少ずれを継続することにより前記内部応力を吸収させてシリンダの変形を防ぐものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題を解決するために、密閉容器内に配設された圧縮機構には冷媒ガスの吸入口が設けられ、吸入口には密閉容器の外から冷媒ガスを導く吸入接続管を挿入配設し、密閉容器には吸入接続管を支持する吸入外管を備えた電動圧縮機の製造方法で、吸入外管と吸入接続管を加熱密封接合する際に吸入外管が熱膨張後の冷却収縮作用により、吸入接続管を吸入口へ押し付ける方向に作用する応力よりも小さい力で吸入接続管を圧縮機構の吸入口に挿入するので、吸入接続管を吸入口に挿入後、吸入接続管の軸方向に内部応力が作用する場合にも、吸入接続管が吸入口の部分で微小にずれることによりこの内部応力を解放してシリンダの歪を抑制することが出来る。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明第１の実施例における密閉型電動圧縮機の要部断面図、図２は同実施例における吸入接続管と吸入口の締め代と挿入力、保持力の関係を示す特性図、図３は同実施例における吸入接続管と吸入口の締め代と挿入力の関係を吸入接続管挿入部の肉厚をパラメータとして示す特性図である。
【００１７】
図２において、４３は吸入接続管２が吸入外管４にロー付け固定されるときに吸入接続管２の軸方向に作用する内部応力、４４はロードセル等により計測した吸入接続管２を吸入口３に挿入するのに要する挿入力、４５は吸入接続管２を吸入口３から抜き去るのに必要な力を計測して得られた保持力を示す。
【００１８】
内部応力４３は吸入接続管２と圧縮機構１１が一体的であり吸入接続管と圧縮機構の間に滑りが生じないと仮定した場合には、吸入接続管２と吸入外管４とをロー材にて加熱密封した直後から吸入外管４が冷却されるにつれて徐々に大きくなり（図示せず）、最終的に吸入外管４が室温に達した時点で一定の値となって安定する。図２にはこの時の値を内部圧縮応力４３として示している。
【００１９】
一方、吸入接続管２が吸入口３に挿入される場合の詳細は次の通りである。まず吸入接続管２の初期の挿入部外径寸法と吸入口３の穴径寸法とから算出される寸法の差を見かけの締め代量とすると見かけの締め代量が４６ａのときに必要な挿入力は４４ａである。ところが吸入接続管２が所定量挿入される間に吸入接続管２の挿入部外径は吸入口３の穴径に倣って径方向に圧縮され、塑性変形により初期の値より幾分小さくなる。このため、吸入接続管２と吸入口３との実際の締め代量は見かけの締め代量４６ａより小さい値４６ｂとなる。この時の吸入接続管２の保持力は挿入力４４ａより小さい値の４５ｂである。すなわち、挿入力４４ａと保持力４５ｂの差に相当する力を消費して見かけの締め代量４６ａが実際の締め代量４４ｂとなるまで吸入接続管２の挿入部外径寸法が縮んだことになる。
【００２０】
ここで、内部応力４３が保持力４５ｂより小さい値４３ｂである場合には、吸入接続管２に内部応力が負荷されても吸入接続管２は吸入口３に滑ることなく保持されるので、内部応力は吸入接続管２から吸入口３を通じてシリンダ６の内径部を歪ませる力として作用する。
【００２１】
一方、内部応力４３が挿入力４４ａよりも大きい値４３ａである場合は吸入接続管２に内部応力が負荷されると吸入接続管２が吸入口３に対して微小に滑ることにより内部応力の解消が進む。そして、吸入外管２が吸入口３で保持される力に対して低減した内部応力が釣り合った時点で吸入接続管２と吸入口３との間の微小滑りが停止する。
【００２２】
図３は吸入外管２の挿入部外径寸法を２０ｍｍとし、吸入外管２の肉厚寸法を変化させた時の締め代と挿入力の関係を測定したもので、肉厚寸法０．８ｍｍの場合が４４ｃ、０．５ｍｍの場合が４４ｄ、０．４ｍｍの場合が４４ｅ、０．３ｍｍの場合が４４ｆの曲線となっている。そして図３の各挿入力曲線に対応して各々吸入外管２の保持力もまた小さくなり、保持力がより小さいと吸入外管２の吸入口に対する微小滑り量はより大きくなる
【００２３】
なお、吸入外管２の挿入部外径寸法が大きくなると、吸入口３との接触面積が増えるので挿入力曲線も大きくなることは自明である。
【００２４】
また、内部応力４３と保持力４５の関係を直接捉えても良いが、保持力４５は吸入接続管２を吸入口３から抜き取る際に必要な荷重として、破壊検査により計測されるので、製品の製造工程での管理を考慮すると保持力４５より大きな値である挿入力４４を指標として管理する方に合理性がある。さらに、内部応力４３は吸入外管４の形状寸法と材質および加熱温度から規定される物理的定数として事前に調査しておくことが出来る。
【００２５】
このように、吸入外管および吸入接続管の形状寸法と材質およびロー付け時の温度から規定される物理定数として内部応力を事前に調査し、吸入接続管挿入部と吸入口の寸法および表面状態を必要挿入力が内部応力よりも充分に小さくなるように設定することで、シリンダ６を歪ませることなく吸入接続管２と吸入外管４とをロー付けにより加熱密封することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、密閉容器内に配設された圧縮機構に冷媒ガスの吸入口が設けられ、吸入口には密閉容器の外から冷媒ガスを導く吸入接続管を挿入配設し、密閉容器には吸入接続管を支持する吸入外管を備えた電動圧縮機において、吸入外管と吸入接続管を加熱密封接合する際に吸入外管が熱膨張後の冷却収縮作用により、吸入接続管を吸入口へ押し付ける方向に作用する応力よりも小さい力で吸入接続管を圧縮機構の吸入口に挿入しているので、吸入接続管を吸入口に挿入後、吸入接続管の軸方向に内部応力が作用する場合にも、吸入接続管が吸入口の部分で微小に滑るることによりこの内部応力を解放してシリンダの歪を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明第１の実施例における密閉型電動圧縮機の要部断面図
【図２】 本発明第１の実施例における吸入接続管と吸入口の締め代と挿入力、保持力の関係を示す特性図
【図３】 本発明第１の実施例における締め代と挿入力の関係を吸入接続管挿入部の肉厚をパラメータとして示す特性図
【図４】 従来の密閉型電動圧縮機を示す縦断面図
【図５】 図４のＡ部拡大図
【符号の説明】
１ 軸受部材
２ 吸入接続管
３ 冷媒ガスの吸入口
４ 吸入外管
５ 冷媒ガス流路管
６ シリンダ
７ ピストン
９ 軸受部材
１０ 密閉容器
１１ 圧縮機構
１２ クランク軸
１５ 固定子
１６ 回転子
１７ 電動機

Claims (1)

1. 密閉容器内に収納された圧縮機構と、圧縮機構に設けた吸入口に密閉容器外殻を貫通して挿入配置された吸入接続管と、吸入接続管の外周を包囲して配置された吸入外管とから構成され、前記吸入外管は一方の端部を密閉容器外殻に、もう一方の端部を吸入接続管に加熱密封接合される密閉型電動圧縮機の製造方法であって、吸入外管と吸入接続管を加熱密封接合する際に吸入外管が熱膨張後の冷却収縮作用により、吸入接続管を吸入口へ押し付ける方向に作用する応力よりも小さい力で吸入接続管を圧縮機構の吸入口に挿入することを特徴とする密閉型電動圧縮機の製造方法。

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