JP6344989B2 - 圧縮機の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、吸入管を通して冷媒を吸入する圧縮機の製造装置及び製造方法に関するものである。

従来の吸入管を通して冷媒を吸入する圧縮機を製造するに際しては、シェルに固定されたシェルパイプを介してシリンダ組立体の冷媒穴に吸入パイプを圧入し、シリンダ組立体をシェルに対して溶接固定する。その後マフラに固定されたマフラパイプを吸入パイプに挿入し、シェルパイプ、吸入パイプ及びマフラパイプを同時にろう付け固定するものがあった（特許文献１参照）。

特開昭５８−４４２９０号公報

上記のような従来技術では、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体に固定されたロータが同軸になるように調整してからシリンダ組立体をシェルに固定するため、部品精度、組立精度によっては必ずしもシェルの中心を通る軸線上に吸入パイプを位置させることができない場合がある。よってシリンダ組立体の冷媒穴に吸入パイプを挿入する際、シェルパイプが変形し、シェルパイプと吸入パイプの間に不均一な隙間が生じる。

一般にろう付け等の溶融金属を用いた接合方法では、接合部位の隙間が不均一であった場合、溶融金属が進入したり、あるいは溶け込みが不均一となり、接合部の品質が低下する。ゆえに従来技術では、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体に固定されたロータが同軸になるように調整してから、シリンダ組立体をシェルに固定すると、吸入管部における接合部の品質が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、部品精度が所望の精度を超える程高いものが要求される場合であっても、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体に固定されたロータを同軸に組付け、かつ吸入管のろう付け品質を安定させることのできる圧縮機の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る圧縮機の製造装置は、シェル内に収容されたステータとシリンダ組立体からなるものであって、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体の一部品であるロータを同軸に設置する装置と、シリンダ組立体の一部品であるシリンダの冷媒穴の形状、姿勢、及びシェルに固定されたシェルパイプの形状、姿勢を測定する装置と、形状、姿勢の測定値よりシェルパイプに圧入される吸入パイプとシェルパイプの接合部における隙間を算出する装置と、隙間が所望量になるようにシェルパイプを縮管させる装置と、吸入パイプの端部とシェルパイプ及びマフラパイプとをろう付けする装置とを備えたものである。

又この発明に係る圧縮機の製造方法は、シェル内に収容されたステータとシリンダ組立体からなる圧縮機の製造方法であって、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体の一部品であるロータを同軸に設置する工程と、シリンダ組立体の一部品であるシリンダの冷媒穴の形状、姿勢、及びシェルに固定されたシェルパイプの形状、姿勢を測定する工程と、形状、姿勢の測定値よりシェルパイプに圧入される吸入パイプとシェルパイプの接合部における隙間を算出する工程と、隙間が所望量になるようにシェルパイプを縮管させる工程と、吸入パイプの端部とシェルパイプ及びマフラパイプとをろう付けする工程からなるものである。

上記のような圧縮機の製造装置及び製造方法によれば、シェルに固定されたステータとシリンダ組立体に固定されたロータとを同軸に位置決めした後、シェルパイプと吸入パイプの接合予定箇所の隙間量を計算し、シェルパイプを変形させて隙間を所望の量に調整するようにしたので、部品精度が所望の精度を超える程高いものが要求される場合であっても、シェルに固定されたステータとシリンダに固定されたロータを同軸に組付けることができるとともに、吸入パイプのろう付けの品質を安定させることが出来る。

実施の形態１によるロータリ圧縮機を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 圧縮機の要部を位置決めし、固定するための圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図である。 吸入管部のろう付け過程を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。 図５におけるＸ−Ｘ線断面図である。 実施の形態２による圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図である。 実施の形態３による圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図である。

実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はロータリ圧縮機を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は圧縮機の要部を位置決めし、固定するための圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図、図４は吸入管部のろう付け過程を示す断面図であり、図４（Ａ）はシリンダ組立体の位置決め工程、図４（Ｂ）はシリンダ組立体の固定工程、図４（Ｃ）は吸入パイプの圧入工程、図４（Ｄ）はろう付け工程をそれぞれ示している。

図において、ロータリ圧縮機はシェル８内に収容されたステータ５とシリンダ組立体９からなる。シリンダ組立体９は電動機の回転軸にもなる主軸、主軸受、副軸受、ローラ（図示していない）、主軸に固定されたロータ６などを備えている。ステータ５とロータ６により電動機が構成される。主軸は偏芯部を有し、電動機により主軸を回転させることで、シリンダ７内のローラが公転し、冷媒などの気体の圧縮動作が行なわれるが、このような圧縮動作自体は従来技術と同様であるので、シリンダ組立体９の弁機構等の細部構造については詳細な説明を省略する。

上記のようなロータリ圧縮機のシリンダ組立体９は、電動機の効率の最適化及び振動発生を最小化するために、シェル８に固定されたステータ５とシリンダ組立体９の一部品であるロータ６を同軸に設置する必要がある。さらにシリンダ組立体９の一部品であるシリンダ７の冷媒穴２０においては、マフラ４、マフラパイプ３を介して冷媒を漏れなく吸入できるようにする必要がある。従ってシリンダ７の冷媒穴２０に対して吸入パイプ１を圧入し、吸入パイプ１の端部とシェル８にあらかじめ固定されてあるシェルパイプ２をろう付けするとともに、マフラパイプ３をろう付けにて接合する必要がある。

通常ステータ５及びシェル８の円筒形状、並びに組立精度により、シェル８の中心線に対してステータ５がずれた位置に固定されている。よってシェル８に固定されたステータ５とシリンダ組立体９の一部品であるロータ６を同軸に設置するためには、シェル８の中心線（ここでシェル８の中心線とはシェル８の中心を通る直線であり、尚且つ円筒形状であるシェルパイプ２における円筒体の中心線である。即ち後述の図５におけるＣ線に該当する直線）とシリンダ組立体９の冷媒穴２０（図３においては、シリンダ７の中心線上に冷媒穴２０が配置されている）の軸線がずれる場合が存在する。

本実施形態においては、あらかじめ図３（Ｂ）に示すようにシェル８の中心線とシリンダ組立体９の冷媒穴２０（図ではシリンダ７の中心線上に冷媒穴２０が配置されている）の軸線がずれる場合を想定し、シェルパイプ２の内径を比較的大きく設計する。次に図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにシェル８に固定されたステータ５とシリンダ組立体９の一部品であるロータ６を同軸に設置する。このように同軸に設置するためには図示しない装置によって行う。尚図４（Ｂ）においては、溶接により固定した場合に溶接ナゲット１０が生じる。

次に、図３（Ａ）に示すように、シリンダ７における冷媒穴２０の形状（円筒形状）、姿勢（測定する際の３次元的な座標系における円筒軸の方向）、ならびにシェルパイプ２の形状、姿勢を測定する。図３（Ａ）においてはダイヤルゲージ１０３により測定する場合について示したが、レーザ変位計等の他の測定装置を用いることもできる。また図３（Ａ）においては、治具１０４により、図中１０１、１０２に示す方向にダイヤルゲージ１０３を移動させ測定する場合を示しているが、内径形状、姿勢を測定できるのであれば、他の方式でもかまわない。このように冷媒穴２０及びシェルパイプ２の形状、姿勢を３次元的に測定することにより吸入パイプ１とシェルパイプ２の接合部の断面において、吸入パイプ１とシェルパイプ２の隙間がどのようになっているかを確認することが出来る。

次に予め測定しておいた吸入パイプ１の形状値と図３（Ａ）で示したように、測定した形状、姿勢データより、接合部の隙間を算出する。図５、図６において吸入パイプ１とシェルパイプ２の接合部の隙間について説明する。図５は図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図、図６は図５におけるＸ−Ｘ線断面図であり、吸入パイプ１とシェルパイプ２との間の隙間（シェルパイプ２のマフラ４側端面における隙間）を示す図である。図５においてＣはシェルパイプ２の中心線、Ｄは冷媒穴２０の中心線をそれぞれ示している。又図６において、接合部における吸入パイプ１の形状線Ｙが計算されると共に、接合部におけるシェルパイプ２の形状線Ｚが計算される。上述の冷媒穴２０の形状、姿勢データにより、接合部における吸入パイプ１の形状線Ｙが図６に示すように求められる。更にシェルパイプ２の形状、姿勢データにより、接合部におけるシェルパイプ２の形状線Ｚが図６に示すように求められる。以上より接合部の隙間Ｇは図６に示すように表すことが出来る。そしてこのような隙間Ｇを図示しない計算機が算出する。

次に図３（Ｂ）に示すように縮管後の寸法を規定するダミーパイプ１０５をシェルパイプ２に配置する。次に図３（Ｃ）で示すように、接合部の隙間が所望の量（特定量）になるまでシェルパイプ２を縮管する。即ちダミーパイプ１０５を内部に配置した状態で外部から矢印Ｆで示すような力を外周全周に亘って図示しない装置を使って与えることにより縮管させて塑性変形させるものである。ここでダミーパイプ１０５を使う方法でなく、他の縮管方法でもかまわない。

また図３（Ｃ）において、スプリングバックが生じて、所望の内径に変形しない場合もある。そこで図３（Ｂ）で示されるダミーパイプ１０５として様々な径のものを用意しておき、形状、姿勢の測定値に応じて使用するダミーパイプ１０５を変更するとよい。また、図３（Ｃ）の工程の次に再度図３（Ａ）の工程を行い、再度縮管してもよい。次に図３（Ｄ）で示すように吸入パイプ１をシェルパイプ２及び冷媒穴２０に圧入し、更に図４（Ｄ）に示すように吸入パイプ１の端部とシェル８にあらかじめ固定されてあるシェルパイプ２及びマフラパイプ３とを図示しない装置によってろう付けすることにより接合する。

以上のように構成したので、部品精度が所望の精度を超える程高いものが要求される場合であっても、シェル８に固定されたステータ５とシリンダ７に固定されたロータ６を同軸に組付けることができるとともに、吸入パイプ１のろう付けの品質を安定させることが出来る。

実施の形態２．
図７（Ａ）〜（Ｅ）は実施の形態２による圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図である。本実施形態においては、図７（Ａ）において、図３（Ａ）の場合と同様に、シリンダ７の冷媒穴２０の形状、姿勢、ならびにシェルパイプ２の形状、姿勢を測定する。次に前もって測定しておいた吸入パイプ１の形状値と図７（Ａ）で測定した形状、姿勢データより、接合部の隙間を算出する。次に図７（Ｂ）で示すように、シェルパイプ２の側面をバーナー等の加熱装置を用いて加熱する。

次に図７（Ｃ）で示すように、シェルパイプ２にダミーパイプ１０５を挿入する。次に図７（Ｄ）で示すように、接合部の隙間が所望の量になるまでシェルパイプ２を縮管する。本実施形態においては、図７（Ｂ）に示すように、シェルパイプ２の側面をバーナで加熱するものである。即ち一般にシェルパイプ２が銅等を基材とした金属で形成されている場合、円筒部を加熱、冷却すると、素材の強度が低下する。従って加熱することによって、図７（Ｄ）の工程でシェルパイプ２の形状を変化させるための力を小さくすることができる。

特にシェルパイプ２が高温の状態で、図７（Ｄ）に示すような縮管力を発生させた場合、スプリングバックが小さいため、シェルパイプ２の形状を精度よく加工することができる効果がある。ここで、加熱手段としては図７（Ｂ）では火炎を発生させるバーナを用いる場合を示したが、バーナ以外のものであっても良く、高周波加熱及び他の加熱手段を用いてもかまわない。

最後に図７（Ｅ）で示すように吸入パイプ１を圧入し、図４（Ｄ）に示すように吸入パイプ１の端部とシェル８にあらかじめ固定されてあるシェルパイプ２及びマフラパイプ３をろう付けにて接合する。以上のように構成したので、シェルパイプ２を成型する際の力が小さいもので済み、スプリングバックも小さくなる。従って精度よくシェルパイプ２を成型でき、かつ部品精度が所望の精度を超える程高いものが要求される場合であっても、シェル８に固定されたステータ５とシリンダ７に固定されたロータ６を同軸に組付けることができるとともに、吸入パイプ１のろう付けの品質を安定させることができる。

実施の形態３．
図８（Ａ）〜（Ｄ）は実施の形態３による圧縮機製造装置及び製造方法を示す断面図である。図８（Ａ）において、図３（Ａ）の場合と同様に、シリンダ７の冷媒穴２０の形状、姿勢、ならびにシェルパイプ２の形状、姿勢を測定する。次に前もって測定しておいた吸入パイプ１の形状値と図８（Ａ）で測定した形状、姿勢データより、接合部の隙間を算出する。次に図８（Ｂ）で示すように、シェルパイプ２の側面をバーナ等の加熱装置を用いて加熱する。

一般に局所的に円筒部を加熱、冷却（図８（Ｃ））すると、熱歪変形により、円筒部の径が小さくなることが知られており、予め加熱量と収縮量の関係を調査しておけば、所望の量にシェルパイプ２の径を縮めることができ、熱塑性変形させることが出来る。ここで、加熱手段として図８（Ｂ）では火を発生させるバーナを用いる場合を示したが、バーナ以外のものであっても良く、レーザやアーク溶接といった加熱手段でもかまわない。レーザやアーク溶接を用いた場合、加熱範囲をバーナより小さくすることが出来、局所的に加熱することができるため、精度よく収縮させることが可能である。

最後に図８（Ｄ）で示すように吸入パイプ１を圧入し、図４（Ｄ）に示すように吸入パイプ１の端部とシェル８にあらかじめ固定されてあるシェルパイプ２及びマフラパイプ３をろう付けにて接合する。本実施形態においては、実施の形態１、２と異なり、ダミーパイプ１０５を使っていない。一般にろう付けでは接合時に異物、汚れがあると接合品質が低下することが知られている。

本実施形態では、ダミーパイプ１０５のような部品を使用していないため、ダミーパイプ１０５による汚れや異物の付着を管理することが不要なため、より高品質なろう付けが可能となる。以上のように構成したので、ろう付け部に異物、汚れを生じせることが少ない。更に部品精度が所望の精度を超える程高いものが要求される場合であっても、シェル８に固定されたステータ５とシリンダ７に固定されたロータ６を同軸に組付けることができるとともに、吸入パイプ１のろう付けの品質を安定させることができる。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 吸入パイプ、２ シェルパイプ、３ マフラパイプ、５ ステータ、６ ロータ、７ シリンダ、８ シェル、９ シリンダ組立体、２０ 冷媒穴。

Claims (8)

1. シェル内に収容されたステータとシリンダ組立体からなる圧縮機の製造装置であって、
   上記シェルに固定されたステータと上記シリンダ組立体の一部品であるロータを同軸に設置する装置と、
   上記シリンダ組立体の一部品であるシリンダの冷媒穴の形状、姿勢、及び上記シェルに固定されたシェルパイプの形状、姿勢を測定する装置と、
   上記形状、姿勢の測定値より上記シェルパイプに圧入される吸入パイプと上記シェルパイプの接合部における隙間を算出する装置と、
   上記隙間が所望量になるように上記シェルパイプを縮管させる装置と、
   上記吸入パイプの端部と上記シェルパイプ及びマフラパイプとをろう付けする装置とを備えたことを特徴とする圧縮機の製造装置。
2. 上記シェルパイプの側面を加熱した後力を加えて上記シェルパイプを縮管させることを特徴とする請求項１記載の圧縮機の製造装置。
3. 上記シェルパイプの側面を加熱させることのみによって上記シェルパイプを縮管させることを特徴とする請求項１記載の圧縮機の製造装置。
4. レーザによって加熱させることを特徴とする請求項３記載の圧縮機の製造装置。
5. シェル内に収容されたステータとシリンダ組立体からなる圧縮機の製造方法であって、
   上記シェルに固定されたステータと上記シリンダ組立体の一部品であるロータを同軸に設置する工程と、
   上記シリンダ組立体の一部品であるシリンダの冷媒穴の形状、姿勢、及び上記シェルに固定されたシェルパイプの形状、姿勢を測定する工程と、
   上記形状、姿勢の測定値より上記シェルパイプに圧入される吸入パイプと上記シェルパイプの接合部における隙間を算出する工程と、
   上記隙間が所望量になるように上記シェルパイプを縮管させる工程と、
   上記吸入パイプの端部と上記シェルパイプ及びマフラパイプとをろう付けする工程からなることを特徴とする圧縮機の製造方法。
6. 上記シェルパイプの側面を加熱した後力を加えて上記シェルパイプを縮管させることを特徴とする請求項５記載の圧縮機の製造方法。
7. 上記シェルパイプの側面を加熱させることのみによって上記シェルパイプを縮管させることを特徴とする請求項５記載の圧縮機の製造方法。
8. レーザによって加熱させることを特徴とする請求項７記載の圧縮機の製造方法。

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