JP4748585B2 - スクロール圧縮機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機の製造方法に係り、特にスラスト受け及びバランスウエイ
トカバーを有するスクロール圧縮機の製造方法に関する。

従来のスクロール圧縮機は、固定スクロール及び旋回スクロールを組合せてなる圧縮機構部と、ステータ及びロータからなる電動機部と、圧縮機構部及び電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、一側がロータに固定され、他側が旋回スクロールに連結された駆動軸と、駆動軸の径方向荷重を支持する主軸受と、主軸受を支持するフレームと、フレームの中央穴に嵌合されて位置決めされボルトを用いて当該フレームに固定されて駆動軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト軸受と、スラスト軸受の下方に位置して駆動軸に取り付けられたバランスウエイトと、バランスウエイトの周りを囲うバランスウエイトカバーとを備えて構成されている。

係る従来のスクロール圧縮機の製造方法について図５を参照しながら説明する。図５は従来のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図である。

従来の製造方法では、フレーム４の中央穴４ａへのフレーム嵌合部４０３ａ及びバランスウエイトカバー４０４の径方向位置決めのためのカバー嵌合部４０３ｂを切削加工した鋳物製スラスト軸受４０３と、板金をプレス成形したバランスウエイトカバー４０４とを共にフレーム４にボルト４０５を用いて組み付けることが行われている。具体的には、まず、スラスト軸受４０３を鋳物で作製し、この鋳物製スラスト軸受４０３の高精度の寸法が要求される部分となるフレーム嵌合部４０３ａ及びカバー嵌合部４０３ｂを切削加工する。一方、平板状の板金より、バランスウエイトカバー４０４の側壁部４０４ａを絞り成形すると共に、中央穴４０４ｂ及びボルト挿入穴４０４ｃを打ち抜き成形する。次いで、スラスト軸受４０３のフレーム嵌合部４０３ａをフレーム４の中央穴４ａに挿入してスラスト軸受４０３をフレーム４に当接し、スラスト軸受４０３のボルト挿入穴４０３ｃとフレーム４のボルト穴４ｂとを一致させる。次いで、バランスウエイトカバー４０４の中央穴４０４ｂにスラスト軸受４０３のカバー嵌合部４０３ｂを嵌合してバランスウエイトカバー４０４をスラスト軸受４０３に当接し、バランスウエイトカバー４０４のボルト挿入穴４０４ｃとスラスト軸受４０３のボルト挿入穴４０３ｃ及びフレーム４のボルト穴４ｂとを一致させる。この状態で、ボルト４０５をバランスウエイトカバー４０４のボルト挿入穴４０４ｃ及びスラスト軸受４０３のボルト挿入穴４０３ｃを通してフレーム４のボルト穴４ｂにねじ込むことにより、バランスウエイトカバー４０４及びスラスト軸受４０３をフレーム４に固定する。上述したスラスト軸受４０３のフレーム嵌合部４０３ａを高精度切削加工する理由はスラスト軸受４０３が駆動軸との径方向での接触を避けるためであり、上述したスラスト軸受４０３のカバー嵌合部４０３ｂを高精度切削加工する理由はバランスウエイトカバー４０４がバランスウエイトや周囲部品との径方向での接触を避けるためである。

なお、従来技術に係るものとして、例えば特開２００５−１６３６３６号公報（特許文献１）が挙げられる。

特開２００５−１６３６３６号公報

上述した従来のスクロール圧縮機の製造方法では、スラスト軸受４０３のカバー嵌合部４０３ｂを高精度切削加工するため、スラスト軸受４０３が高価なってしまっていた。また、フレーム４に対してスラスト軸受４０３及びバランスウエイトカバー４０４をそれぞれ組み付けるようになっているため、組み立てが非常に面倒であった。その結果、製造コストの上昇を招いていた。

本発明の目的は、スラスト受けを安価に作製できるようにしつつ、バランスウエイトカバーの組み立てを容易にし、製造コストの低減を可能としたスクロール圧縮機の製造方法を得ることにある。

前述の目的を達成するための本発明の態様は、固定スクロール及び旋回スクロールを組合せてなる圧縮機構部と、ステータ及びロータからなる電動機部と、前記圧縮機構部及び前記電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、一側が前記ロータに締結され、他側が前記旋回スクロールに連結された駆動軸と、前記駆動軸の径方向荷重を支持する主軸受と、前記主軸受を支持するフレームと、前記フレームの中央穴に嵌合されるフレーム嵌合部を有すると共にボルトを用いて当該フレームに固定されて前記駆動軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト受けと、前記スラスト受けの下方に位置して前記駆動軸に取り付けられたバランスウエイトと、前記バランスウエイトの周りを囲うバランスウエイトカバーと、を備えたスクロール圧縮機の製造方法において、平板状の板金からプレス成形による打ち抜き及び絞り成形して、中央穴を有する上壁部と、この上壁部の外周端から下方に延びて側壁部を構成するフレーム嵌合部と、このフレーム嵌合部の下端から外周外方に延び且つ複数のボルト挿入穴を有するフランジ部とを備えた円形リング状の前記スラスト受けを作製し、平板状の板金からプレス成形による打ち抜き及び絞り成形して、中央穴を有する上壁部と、この上壁部の外周端から下方に延び且つ複数のボルト挿入穴を有する側壁部とを備えた円筒キャップ状の前記バランスウエイトカバーを作製し、前記スラスト受けのフランジ部と前記バランスウエイトカバーの上壁部とを上下に重ね、当該スラスト受けと当該バランスウエイトカバーとを位置決め治具を用いて位置決めした状態で溶着して一体部品とし、この一体部品における前記スラスト受けのフレーム嵌合部を前記フレームの中央穴に嵌合した状態で、ボルトを前記バランスウエイトカバーのボルト挿入穴及び前記スラスト受けのボルト挿入穴を通して前記フレームのボルト穴にねじ込むことにより、当該一体部品を前記フレームに固定することにある。

本発明によれば、スラスト受けを安価に作製できるようにしつつ、バランスウエイトカバーの組み立てを容易にし、製造コストの低減を可能としたスクロール圧縮機の製造方法を得ることができる。

以下、参考例及び本発明の実施形態について図を用いて説明する。参考例の図１及び図２と、本発明の実施形態の図３及び図４と、従来例の図５とにおける同一符号は同一物または相当物を示す。
（参考例）
参考例について図１及び図２を用いて説明する。

まず、参考例におけるスクロール圧縮機の全体構成及び動作に関して図１を参照しながら説明する。図１は参考例におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。

スクロール圧縮機は、圧縮機構部１２０、電動機部６、密閉容器７、駆動軸３、主軸受４０１、副軸受８、フレーム４、オルダム継手５、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４との一体部品４０、バランスウエイト３０３、給油ポンプ９、排油パイプ４０２を主要構成要素として備えている。

密閉容器７内には、上方に圧縮機構部１２０、中央に電動機部６、下方に油溜め７０３が配設されている。圧縮機構部１２０は固定スクロール１と旋回スクロール２とを組合せて構成されている。電動機部６は、密閉容器７に固定されたステータ６０１と、駆動軸３に締結されたロータ６０２とからなっている。油溜め７０３には圧縮機摺動部を潤滑するための油が貯留されている。

固定スクロール１は、台板１０１に渦巻き状のラップ１０２を直立して設けて構成されている。固定スクロール１の周縁部には吸入口１０３が設けられ、固定スクロール１の中央部には吐出口１０４が設けられている。吸入口１０３には吸入管７０２が接続されている。固定スクロール１はフレーム４にボルト１０５を用いて固定されている。旋回スクロール２は、台板２０１に渦巻き状のラップ２０２を直立して設け、ボス２０３を反ラップ側に設けて構成されている。固定スクロール１及び旋回スクロール２は、それぞれのラップ１０２、２０２を互いに噛み合わせることにより圧縮機構部１２０を形成している。フレーム４は、その外周面が密閉容器７の内壁に密着するように配置され、駆動軸３を貫通させる中央穴４ａが設けられている。

駆動軸３の上端にはクランクピン３０１が備えられている。このクランクピン３０１は旋回スクロール２の台板２０１の下方に突設したボス２０３に挿入されている。ボス２０３内には旋回軸受２１０が設けられており、この旋回軸受２１０がクランクピン３０１と摺動する構造となっている。また、駆動軸３は、電動機部６の上方に備えられた主軸受４０１と、電動機部６の下方に備えられた副軸受８とによって径方向の荷重が支持されている。駆動軸３の下端部には給油ポンプ９が取り付けられている。この給油ポンプ９は、ポンプ下端から油溜め７０３の油を吸い込み、駆動軸３内に形成されている油通路３０２へ給油する構造となっている。

主軸受４０１はフレーム４の中央穴４ａに嵌合して配置されている。主軸受４０１の外周面及び上面はフレーム４により覆われ、主軸受４０１の下面はスラスト軸受４０３により覆われている。主軸受４０１はフレーム４及びスラスト軸受４０３によって支持されている。

スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とは鋳物製の一体部品４０で構成されている。この一体部品４０は、主軸受４０１を下から押えるようにフレーム４にボルト４０５を用いて固定されており、駆動軸３のスラスト方向荷重を支持している。なお、スラスト軸受４０３にはボルト挿入穴４０３ｃが設けられ、フレーム４にはボルト穴４ｂが設けられており、ボルト挿入穴４０３ｃ及びボルト穴４ｂは同一円周線上に複数形成されている。

バランスウエイトカバー４０４は、スラスト軸受４０３の下方に位置して駆動軸３に取り付けられたバランスウエイト３０３の周りを囲うように、スラスト軸受４０３の周縁部から下方に延びて設けられている。このバランスウエイトカバーは、バランスウエイト３０３周りの気流の乱れを抑えるために設けられ、バランスウエイト３０３に近接して配置されるものである。

バランスウエイト３０３は、駆動軸３のアンバランスを解消するためのものであり、主軸受４０１と電動機部６との間に位置して駆動軸３に取り付けられている。

フレーム４の下端部の主軸受４０２に対応する部分には、排油パイプ４０２が嵌合されている。この排油パイプ４０２は、主軸受４０１の下部と連通しており、主軸受４０１を潤滑した油を油溜め７０３に戻すように下方に延びている。なお、駆動軸３の油通路３０２から供給される油は、旋回軸受２１０を潤滑し、さらに主軸受４０１を潤滑した後に、排油パイプ４０２を通して油溜め７０３に戻される。

副軸受８は、圧縮機構部１２０に対し電動機部６を挟んだ反対側に位置しており、ハウジング８０１に副軸受８を備えた構造となっている。副軸受８は下フレーム８０２を介して密閉容器７に固定されている。

電動機部６が駆動されて駆動軸３のクランクピン３０１が偏心回転すると、旋回スクロール２は背面に位置するオルダム継手５の自転防止機構により固定スクロール１に対し自転せずに旋回運動を行う。その旋回運動により生じる不釣り合い力はバランスウエイト３０３により打ち消される。

固定スクロール１及び旋回スクロール２のラップ１０２、２０２により形成される密閉室は、旋回スクロール２の旋回運動により、中央部へ移動しながら容積を減少してガスを圧縮し、圧縮ガスを吐出口１０４より吐出室に吐出する。吐出室に吐出されたガスは、圧縮機構部１２０及び電動機部６の周囲を循環したのち、密閉容器７に取り付けられている吐出管７０１から圧縮機外へ放出される。

電動機部６の回転に伴って駆動軸３が回転されると、油溜め７０３にある油は、給油ポンプ９から吸い上げられ、油通路３０２を通り旋回軸受２１０へ給油される。旋回軸受２１０を通過した後、主軸受４１０へ給油され、大部分は排油パイプ４０２により油溜め７０３へ返油される。

次に、参考例のスクロール圧縮機の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は参考例のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図である。

参考例の製造方法では、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを鋳物の一体部品４０で成形する。次いで、この一体部品４０のフレーム嵌合部４０３ａを切削加工する。次いで、この切削加工されたフレーム嵌合部４０３ａをフレーム４の中央穴４ａに嵌合し、スラスト軸受４０３のボルト挿入穴４０３ｃとフレーム４のボルト穴４ｂとを一致させた状態で、ボルト４０５をボルト挿入穴４０３ｃを通してボルト穴４ｂにねじ込むことにより、一体部品４０をフレーム４にボルト４０５を用いて固定する。

参考例によれば、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを一体部品４０とすることで、フレーム嵌合部４０３ａを基準としてバランスウエイトカバー４０４の位置が決り、組み立て時のバランスウエイトカバー４０４の位置決めが不要となるので、従来例で必要としていたスラスト軸受４０３のカバー嵌合部４０３ｂの高精度切削加工をなくすことができる。また、フレーム４に対して一体部品４０を組み付けるだけでスラスト軸受４０３及びバランスウエイトカバー４０４が組み立てられることとなり、組み立て作業を極めて容易に行うことができる。その結果、製造コストの大幅な低減を図ることができる。
（本発明の実施形態）
次に、本発明の実施形態について図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明の実施形態のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図、図４は図３のＡ矢視図である。なお、図３（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図４では位置決め治具及びスポット溶接用電極棒を省略して示してある。この実施形態は、次に述べる点で参考例と相違するものであり、その他の点については参考例と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この実施形態では、まず、図３（ａ）に示すように、平板状の板金からプレス成形（打ち抜き及び絞り成形）してフレーム嵌合部４０３ｃ、ボルト挿入穴４０３ｃ及び中央穴４０３ｄを有するスラスト軸受４０３を作製すると共に、平板状の板金からプレス成形（打ち抜き及び絞り成形）して側壁４０４ａ、ボルト挿入穴４０４ｃ、中央穴４０４ｄ及びスポット溶接用突起部４０４ｅを有するバランスウエイトカバー４０４を作製する。ここで、スラスト軸受４０３はフレーム嵌合部４０３ｃが上方に突出された円形リング状に形成され、バランスウエイトカバー４０４は円筒キャップ状に形成される。スラスト軸受４０３の中央穴４０３ｄとバランスウエイトカバー４０４の中央穴４０４ｂは、同一径の円形穴に形成される。

次いで、図３（ａ）から図３（ｂ）及び図４に示すようにスラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを重ね、図３（ｂ）に示すように位置決め治具４１７をスラスト軸受４０３の中央穴４０３ｄ及びバランスウエイトカバー４０４の中央穴４０４ｂに通す。位置決め治具４１７はスラスト軸受４０３の中央穴４０３ｄ及びバランスウエイトカバー４０４の中央穴４０４ｂの径と等しい外径を有している。これによって、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とは同心に位置決めされる。なお、スラスト軸受４０３の中央穴４０３ｄをバランスウエイトカバー４０４の中央穴４０４ｂより大きく形成し、スラスト軸受４０３の外径またはフレーム嵌合部４０３ｃの外径で位置決めする治具を併用することにより、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを同心に位置決めするようにしてもよい。

位置決め治具４１７によりスラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを位置決めした状態で、スポット溶接用電極棒４１８をスポット溶接用突起部４０４ｅに当接して電流を流すことによりスポット溶接用突起部４０４ｅを溶融させてスラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４と溶着し、一体部品４０を作製する。ここで、スポット溶接用突起部４０４ｅは、ボルト挿入穴４０３ｃ及びボルト穴４ｂと同一円周線上に複数形成されている。

次いで、参考例と同様に、この一体部品４０におけるスラスト軸受４０３のフレーム嵌合部４０３ａをフレーム４に嵌合した状態で、ボルト４０５をバランスウエイトカバー４０４のボルト挿入穴４０４ｃ及びスラスト軸受４０３のボルト挿入穴４０３ｃを通してフレーム４のボルト穴４ｂにねじ込むことにより、当該一体部品４０をフレーム４に固定する。

この実施形態によれば、参考例と同様に、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とを一体部品４０とすることで、フレーム嵌合部４０３ａを基準としてバランスウエイトカバー４０４の位置が決る。これによって、組み立て時のバランスウエイトカバー４０４の位置決めが不要となるので、従来例で必要としていたスラスト軸受４０３のカバー嵌合部４０３ｂの高精度切削加工をなくすことができる。なお、スラスト軸受４０３とバランスウエイトカバー４０４とは、位置決め治具４１７を用いることにより容易に位置決めすることができる。

また、スラスト軸受４０３を板金からプレス成形して作製するので、鋳物で作製する場合に比較してスラスト軸受４０３を高精度に作製することができる。これによって、従来例及び参考例で行われているようなフレーム嵌合部４０３ａの高精度の切削加工をなくすことができる。なお、スラスト軸受４１３とバランスウエイトカバー４１４は位置決めをする部分のみ高精度とすればよいため、切削加工品に比べ安価な部品として仕上げることができる。

さらには、スポット溶接用突起部４０４ｅをボルト挿入穴４０３ｃ及びボルト穴４ｂと同一円周線上に形成することで、バランスウエイトカバー４０４の外径及び内径部に寸法の裕度を取ることができる。

参考例におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。 参考例のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図である。 本発明の実施形態のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図である。 図３のＡ矢視図である。 従来のスクロール圧縮機の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１…固定スクロール、２…旋回スクロール、３…駆動軸、４…フレーム、４ａ…中央穴、４ｂ…ボルト穴、５…オルダム継手、６…電動機部、７…密閉容器、８…副軸受、９…給油ポンプ、４０…一体部品、１０１…台板、１０２…ラップ、１０３…吸入口、１０４…吐出口、１０５…ボルト、１２０…圧縮機構部、２０１…台板、２０２…ラップ、２０３…ボス、２１０…旋回軸受、３０１…クランクピン、３０２…油通路、３０３…バランスウエイト、４０１…主軸受、４０２…排油パイプ、４０３…スラスト軸受、４０３ａ…フレーム嵌合部、４０３ｂ…カバー嵌合部、４０３ｃ…ボルト挿入穴、４０４…バランスウエイトカバー、４０４ｂ…中央穴、４０４ｃ…ボルト挿入穴、４０５…ボルト、４１４ｅ…スポット溶接用突起、４１７…位置決め治具、４１８…スポット溶接用電極棒、６０１…ステータ、６０２…ロータ、７０１…吐出管、７０２…吸入管、７０３…油溜め、８０１…ハウジング、８０２…下フレーム。

Claims (2)

1. 固定スクロール及び旋回スクロールを組合せてなる圧縮機構部と、
   ステータ及びロータからなる電動機部と、
   前記圧縮機構部及び前記電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、
   一側が前記ロータに締結され、他側が前記旋回スクロールに連結された駆動軸と、
   前記駆動軸の径方向荷重を支持する主軸受と、
   前記主軸受を支持するフレームと、
   前記フレームの中央穴に嵌合されるフレーム嵌合部を有すると共にボルトを用いて当該フレームに固定されて前記駆動軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト受けと、
   前記スラスト受けの下方に位置して前記駆動軸に取り付けられたバランスウエイトと、
   前記バランスウエイトの周りを囲うバランスウエイトカバーと、を備えたスクロール圧縮機の製造方法において、
   平板状の板金からプレス成形による打ち抜き及び絞り成形して、中央穴を有する上壁部と、この上壁部の外周端から下方に延びて側壁部を構成するフレーム嵌合部と、このフレーム嵌合部の下端から外周外方に延び且つ複数のボルト挿入穴を有するフランジ部とを備えた円形リング状の前記スラスト受けを作製し、
   平板状の板金からプレス成形による打ち抜き及び絞り成形して、中央穴を有する上壁部と、この上壁部の外周端から下方に延び且つ複数のボルト挿入穴を有する側壁部とを備えた円筒キャップ状の前記バランスウエイトカバーを作製し、
   前記スラスト受けのフランジ部と前記バランスウエイトカバーの上壁部とを上下に重ね、当該スラスト受けと当該バランスウエイトカバーとを位置決め治具を用いて位置決めした状態で溶着して一体部品とし、
   この一体部品における前記スラスト受けのフレーム嵌合部を前記フレームの中央穴に嵌合した状態で、ボルトを前記バランスウエイトカバーのボルト挿入穴及び前記スラスト受けのボルト挿入穴を通して前記フレームのボルト穴にねじ込むことにより、当該一体部品を前記フレームに固定すること、
   を特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
2. 請求項１において、前記バランスウエイトカバーを前記スラスト受けの板厚より薄い板金から形成し、前記スラスト受けの中央穴を円形穴に形成し、前記バランスウエイトカバーの上壁部の中央穴を円形穴に形成し、前記スラスト受けの複数のボルト挿入穴及び前記バランスウエイトカバーの複数のボルト挿入穴を同心で且つ同一径の円周線上の同一位置に形成し、前記バランスウエイトカバーの上壁部に複数のスポット溶接用突起部を前記スラスト受けの複数のボルト挿入穴及び前記バランスウエイトカバーの複数のボルト挿入穴が形成された円周線上に形成し、前記位置決め治具に前記スラスト受けの中央穴と同一外径の中央孔挿入部を有し、前記スラスト受けのフランジ部と前記バランスウエイトカバーの上壁部とを上下に重ねると共に当該スラスト受けの中央穴に前記位置決め治具の中央穴挿入部を通し、当該位置決め治具を用いて当該スラスト受けと当該バランスウエイトカバーとを同心に位置決めした状態で前記スポット溶接用突起部を前記スラスト受けに溶着すること、を特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。

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