JP6696537B2 - 圧縮機、および、圧縮機の製造方法 - Google Patents

Description

圧縮機、および、圧縮機の製造方法に関する。

従来、圧縮機には、圧縮機の信頼性を保つために、圧縮機の温度を測る温度センサが設けられている。例えば、特許文献１（特開２００８−１０６７３８号公報）に示されている圧縮機には、ケーシングの外周面に吐出温度センサーが設けられている。

ケーシングに温度センサを装着する際に行われる溶接には、大きな入熱量が必要であり、熱によるケーシングの変形および破損の恐れがある。

第１観点の圧縮機は、ケーシングと、外付部と、溶接ナットと、ボルトと、を備える。ケーシングは、円筒部を有する。円筒部の内周面には、圧縮機構が固定される。外付部は、円筒部の外周面に装着される。外付部は、円筒部の温度変化に反応する温度反応部を有する。溶接ナットは、円筒部の外周面に溶接される。溶接ナットは、外付部を円筒部の外周面に装着するためのものである。ボルトは、外付部を溶接ナットに固定する。

ここでは、溶接ナットのみを円筒部の外周面に装着することで、小さい入熱量で溶接を行う事ができる。これによって、ケーシングの変形および破損を抑制する。

第２観点の圧縮機は、第１観点の圧縮機であって、複数の溶接ナットが、円筒部の軸方向である第１方向に沿って並ぶ。

ここでは、溶接ナットの装着時に多少の位置ずれが生じた場合であっても、圧縮機の製造時に必要な保持部に及ぼす影響が少ない。

第３観点の圧縮機は、第１観点又は第２観点の圧縮機であって、温度反応部の第１方向の位置が、圧縮機構を円筒部へ固定する固定部の第１方向の範囲に含まれる。

ここでは、温度反応部の位置を限定することで、温度反応部が、圧縮機構２０が発生させる熱をいち早く測定することができる。

第４観点の圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかの圧縮機であって、溶接ナットは、プロジェクション溶接あるいはスポット溶接によって円筒部の外周面に溶接される。

これによって、少ない入熱量で溶接することができる。

第５観点の圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかの圧縮機であって、溶接ナットは、プロジェクション溶接によって円筒部の外周面に溶接される。

第６観点の圧縮機は、第１観点から第５観点のいずれかの圧縮機であって、取付部材と、取付バネと、をさらに有する。取付部材および取付バネは、温度反応部を円筒部に密着させるためのものである。

ここでは、取付部材および取付バネによって、温度反応部と円筒部の外周面との密着度を高める。これによって、温度反応部が、より正確な温度を測定することができる。

第７観点の圧縮機は、第１観点から第６観点のいずれかの圧縮機であって、外付部は、弾性を有する熱伝達シートをさらに有する。熱伝達シートは、温度反応部と円筒部の間に装着される。

ここでは、熱伝達シートを装着することで、温度反応部と円筒部との密着度を高める。これによって、温度反応部が円筒部の温度をより正確に測定することができる。

第８観点の圧縮機は、第１観点から第７観点のいずれかの圧縮機であって、円筒部の外径は、８０ｍｍから１６０ｍｍである。温度反応部の円筒部の周方向に沿った長さは、１０ｍｍから２０ｍｍである。

ここでは、円筒部の外径、および、温度反応部の円筒部の周方向に沿った長さを限定することによって、温度反応部と円筒部との密着度を高める。

第９観点の圧縮機は、第１観点から第８観点のいずれかの圧縮機の製造方法であって、ケーシングは、円筒部の両端に位置する頂部および底部を有する。圧縮機は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程の順で製造される。第１工程では、円筒部の外周面に溶接ナットを溶接する。第２工程では、円筒部の内周面に圧縮機構を溶接する。第３工程では、ケーシングの頂部および底部を、円筒部に溶接する。第４工程では、外付部を円筒部の外周面に装着する。

ここでは、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程の順で圧縮機を製造することによって、従来の製造ラインを変更することなく、外付部を装着する。

ロータリ圧縮機の全体構成を示す縦断面図。 固定部の近傍の拡大図。 シリンダの横断面図。 外付部の概略図。 取付部材の概略図。 取付バネの概略図。 溶接ナットおよび取付部材の概念図。 溶接ナットおよび取付部材の概念図。

（１）全体構成
図１は、圧縮機１００の全体構成を示す縦断面図である。図２は、固定部１４の近傍の拡大図である。図３は、シリンダ２２の横断面図である。圧縮機１００は、例えば、空気調和装置の室外機に使用される。

図１に示すように、圧縮機１００は、ケーシング１０を備える。ケーシング１０は、円筒形状の円筒部１１と、椀状の頂部１２と、椀状の底部１３と、を有する。以下において、円筒部１１の軸方向を第１方向Ｄとし、ケーシング１０の頂部１２側を上、底部１３側を下と定義する。頂部１２は、円筒部１１の上端部と気密状に接合されている。底部１３は、円筒部１１の下端部と気密状に接合されている。本開示において、ケーシング１０の円筒部１１の外径は、８０ｍｍから１６０ｍｍである。

ケーシング１０の内部には、主に、圧縮機構２０と、駆動モータ３１と、クランクシャフト３２と、が収納されている。ケーシング１０の外部には、外付部５０が、溶接ナット５５とボルト５６によって装着される。

圧縮機構２０は、主に、フロントヘッド２１と、シリンダ２２と、リアヘッド２３と、ピストン２４と、を有する。フロントヘッド２１は、固定部１４を有する。固定部１４は、ケーシング１０の円筒部１１の内周面に溶接される。図２に示すように、固定部１４が溶接される円筒部１１の第１方向Ｄの範囲を固定範囲１４ａとする。

フロントヘッド２１、シリンダ２２、及び、リアヘッド２３は、ボルトによって一体に締結され、内部に圧縮室２５を形成する（図３参照）。圧縮室２５は、ピストン２４によって吸入室２６と吐出室２７とに区画されている。圧縮機構２０は、クランクシャフト３２を介して駆動モータ３１と連結されている。駆動モータ３１は、圧縮機の外部にある電源から供給される電力によって、クランクシャフト３２を回転させる。圧縮室２５の内部では、クランクシャフト３２の有する偏心軸３３を中心として、ピストン２４が回転運動を行う。これによって、吸入室２６および吐出室２７の容積が周期的に変化し、冷媒が圧縮される。

ケーシング１０の円筒部１１の外周面には、外付部５０が装着されている。外付部５０は、図４に示すように、センサ部５１と、装着部５２と、を有する。センサ部５１及び装着部５２は、円筒部１１の外周面に溶接された溶接ナット５５に、ボルト５６によって固定される。外付部５０は、圧縮機構２０から伝わる熱により温度上昇する円筒部１１の温度を測定する。測定された温度情報は、例えば、空気調和装置の制御部に伝達される。

（２）外付部の詳細構成
（２−１）センサ部
センサ部５１は、温度反応部５３と、熱伝達シート５４と、を有する。

温度反応部５３は、圧縮機構２０から伝わる熱により温度上昇する円筒部１１の温度を測定する。温度反応部５３の円筒部１１の周方向に沿った長さは、１０ｍｍから２０ｍｍである。温度反応部５３には、リード線５７（図２参照）が接続されている。リード線５７は、温度反応部５３が測定した温度情報を、例えば、圧縮機１００の外部にある制御部に伝達する。

熱伝達シート５４は、熱伝導性がよく弾性を有する。熱伝達シート５４は、温度反応部５３とケーシング１０の円筒部１１との間に配置される。センサ部５１は、後述する装着部５２によって押圧され、円筒部１１の外周面に密着するように装着される。センサ部５１は、円筒部１１と密着する接着面の中心に中心点５１Ｃを有する。

（２−２）装着部
装着部５２は、取付部材６０と、取付バネ７０と、を有する。

取付部材６０は、薄板状の金属部材をプレス加工して形成される。取付部材６０は、図５Ａに示すように、主板部６１と、第１側板部６２と、第２側板部６３と、第１締結部６４と、第２締結部６５と、を有する。

主板部６１は、中央に開口部６１ｈが形成された略長方形である。開口部６１ｈには、センサ部５１が円筒部１１に密着するように配置される。

第１側板部６２は、主板部６１の第１方向Ｄ上側の端部から垂直に立ち上がっている。第１側板部６２は、嵌合孔６２ｈを有している。嵌合孔６２ｈは、後述する取付バネ７０の嵌合部７２と嵌め合う形状の孔である。ここで、第１側板部６２の一部は、第１方向Ｄ上側に向かってさらに立ち上がり、第１締結部６４を形成している。第１締結部６４の中央部には、ボルト５６が挿入される第１ボルト孔６４ｈが形成されている。

第２側板部６３は、主板部６１の第１方向Ｄ下側の端部から垂直に立ち上がっている。第２側板部６３は、挿入孔６３ｈを有している。挿入孔６３ｈは、後述する取付バネ７０の挿入部７３と嵌め合う形状の孔である。ここで、第２側板部６３の一部は、第１方向Ｄ下側に向かってさらに立ち上がり、第２締結部６５を形成している。第２締結部６５の中央部には、ボルト５６が挿入される第２ボルト孔６５ｈが形成されている。

取付バネ７０は、薄板状のバネ用金属部材をプレス加工して形成される。取付バネ７０は、図５Ｂのように、主板部７１と、嵌合部７２と、挿入部７３と、を有する。

主板部７１は、中央部に開口部７１ｈが形成された略長方形である。この開口部７１ｈは、取付部材６０の主板部６１に形成された開口部６１ｈと連通する。取付バネ７０の開口部７１ｈには、爪部７４が複数形成されている。爪部７４は、開口部７１ｈの中心部に向かって突出している。この爪部７４は、開口部７１ｈに配置される温度反応部５３を保持するためのものである。

取付バネ７０の主板部７１から延びた嵌合部７２は、複数の曲げ部からなるバネ形状である。嵌合部７２のバネ形状の一部は、取付部材６０の第１側板部６２に形成された嵌合孔６２ｈと嵌め合う。これによって、センサ部５１を円筒部１１の外周面に押圧する。

挿入部７３は、主板部７１から第１方向Ｄに沿って延び、挿入孔６３ｈと嵌め合う形状に形成されている。

（３）圧縮機の組立工程
次に、圧縮機１００の組み立て工程について説明する。本開示においては、従来使用されている圧縮機の製造ラインの変更を最小限に抑えた組立工程を行う。組み立て工程は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、の順で行う。

まず、第１工程において、ケーシング１０の円筒部１１の外周面に溶接ナット５５を溶接する。溶接ナット５５は、センサ部５１の中心点５１Ｃの位置が、固定範囲１４ａに含まれるように円筒部１１の外周面に溶接する。溶接ナット５５は、第１方向Ｄに沿って並ぶように溶接する。溶接ナット５５の溶接方法は、プロジェクション溶接である。

溶接ナット５５を溶接した後、第２工程において、圧縮機構２０や、駆動モータ３１や、クランクシャフト３２などをケーシング１０の内部に収納する。この時、円筒部１１の内周面に固定部１４を溶接する。

次に、第３工程において、ケーシング１０の頂部１２および底部１３を、円筒部１１に気密状に溶接する。

最後に、第４工程において、外付部５０を円筒部１１の外周面に装着する。取付部材６０の第１ボルト孔６４ｈおよび第２ボルト孔６５ｈに、それぞれボルト５６を貫通させ、ボルト５６を第１工程において溶接した溶接ナット５５に締結する。取付バネ７０の主板部７１の開口部７１ｈには、温度反応部５３を配置する。爪部７４は、温度反応部５３を保持する。そして、取付部材６０の第２側板部６３に形成された挿入孔６３ｈに、取付バネ７０に形成された挿入部７３を挿入する。取付部材６０の第１側板部６２に形成された嵌合孔６２ｈには、取付バネ７０に形成された嵌合部７２を嵌合させる。

（４）特徴
（４−１）
本開示に係る圧縮機１００は、温度反応部５３を有する外付部５０を備える。外付部５０は、溶接ナット５５およびボルト５６によって円筒部１１の外周面に固定される。溶接ナット５５を円筒部１１の外周面に溶接することで、外付部５０を円筒部１１の外周面に溶接する場合よりも、溶接する面積が小さくなる。これによって、入熱量を小さくし、ケーシング１０の変形および破損を抑制する。また、溶接ナット５５の溶接を、プロジェクション溶接によって行うことで、小さい入熱量で固定することができる。

（４−２）
外付部５０の装着位置は、固定範囲１４ａに中心点５１Ｃが含まれるように、円筒部１１の外周面に装着する。圧縮機構２０が発生させる熱は、固定部１４および円筒部１１を介して外付部５０へ熱伝達する。そのため、外付部５０は、圧縮機構２０が発生する熱をいち早く測定することができる。これによって、圧縮機１００の異常を早急に感知することができる。

（４−３）
センサ部５１は、円筒部１１の外周面との密着度が高く、圧縮機構２０のより正確な温度を測定することができる。本開示において、円筒部１１の外径は、８０ｍｍから１６０ｍｍである。温度反応部５３の円筒部１１の周方向に沿った長さは、１０ｍｍから２０ｍｍである。これによって、センサ部５１および円筒部１１の外周面との接着面積の割合を一定以上に保ち、密着度を高めることができる。

センサ部５１は、熱伝達シート５４を有している。熱伝達シート５４の弾性によって、円筒部１１の円筒形状に対しても密着度を高めることができる。また、センサ部５１は、装着部５２のバネ効果によって円筒部１１に押圧する。これによって、センサ部５１と円筒部１１の外周面との密着度をさらに高めることができる。

（４−４）
従来、圧縮機を製造する際には、圧縮機の製造を行う機械がケーシングを保持するための保持部が必要である。そのため、製造工程の最初にケーシングの円筒部の外周面に外付部を装着した場合、チャックの位置が大きく制限される。この場合、チャックを確保するために製造ラインを変更しなければならず、多大なコストが必要となる。

本開示では、上記に示すように、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程の順で圧縮機１００製造を行う。第１工程では、溶接ナット５５のみを最初に溶接しておくことで、保持部の位置の制限を最小限に抑える。これによって製造ラインを変更することなく外付部５０を装着することが可能である。

（４−５）
溶接ナット５５は、円筒部１１の軸方向である第１方向Ｄに沿って溶接する。溶接ナット５５の溶接位置が多少ずれた場合であっても、円筒部１１の外周面と取付部材６０との距離Ｈ１が一定に保たれる。

図６は、溶接ナット５５を、円筒部１１ａの周方向に沿って溶接した場合の図である。図６Ａは、溶接ナット５５ａに位置ずれが生じていない場合の図である。Ｈ１は、取付部材６０ａと円筒部１１ａとの距離である。図６Ｂは、溶接ナット５５ｂに位置ずれが生じている場合の図である。Ｈ２は、取付部材６０ｂと円筒部１１ｂとの距離である。溶接ナットの溶接位置にずれが生じると、取付部材と円筒部との距離が変わる。具体的には、Ｈ１はＨ２よりも小さくなっている。

溶接ナットの位置ずれにより、取付部材と円筒部との距離が大きくなる、センサ部と円筒部の外周面との密着度が低くなる。溶接ナットを、円筒部１１の軸方向である第１方向Ｄに沿って溶接すると、この位置ずれによる、密着度の低下を抑制することができる。

（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、互いに矛盾しない範囲で、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。

（５−１）変形例１
本開示の圧縮機１００は、ロータリ圧縮機であるが、スクロール圧縮機を用いて実施を行ってもよい。

（５−２）変形例２
本開示の圧縮機１００は、１つのシリンダを有す１シリンダタイプの圧縮機であるが、２つのシリンダを有す２シリンダタイプの圧縮機を用いて実施を行ってもよい。

（５−３）変形例３
本開示の圧縮機構２０は、フロントヘッド２１が固定部１４を有するが、固定部は、シリンダ、もしくは、リアヘッドが有していてもよい。

（５−４）変形例４
本開示の溶接ナット５５は、スポット溶接で溶接を行っても良い。スポット溶接を行うことで、小さい入熱量で溶接を行う事が可能である。これによって、ケーシングの変形および破損を抑制する。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ ケーシング
１１ 円筒部
１２ 頂部
１３ 底部
１４ 固定部
２０ 圧縮機構
５０ 外付部
５３ 温度反応部
５４ 熱伝達シート
５５ 溶接ナット
５６ ボルト
６０ 取付部材
７０ 取付バネ
Ｄ 第１方向

特開２００８−１０６７３８号公報

Claims (9)

1. 内周面に圧縮機構（２０）が固定される円筒部（１１）を有するケーシング（１０）と、
   前記円筒部（１１）の温度変化に反応する温度反応部（５３）を有し、前記円筒部（１１）の外周面に装着される外付部（５０）と、
   前記外付部（５０）を前記円筒部（１１）の外周面に装着するために外周面に溶接される溶接ナット（５５）と、
   前記外付部（５０）を前記溶接ナット（５５）に固定するボルト（５６）と、
   を備える、
   圧縮機。
2. 複数の前記溶接ナット（５５）が、前記円筒部（１１）の軸方向である第１方向（Ｄ）に沿って並ぶ、
   請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記温度反応部（５３）の前記第１方向（Ｄ）の位置が、前記圧縮機構（２０）を前記円筒部（１１）へ固定する固定部（１４）の前記第１方向（Ｄ）の範囲に含まれる、
   請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記溶接ナット（５５）は、プロジェクション溶接あるいはスポット溶接によって前記円筒部（１１）の外周面に溶接される、
   請求項１から３のいずれかに記載の圧縮機。
5. 前記溶接ナット（５５）は、プロジェクション溶接によって前記円筒部（１１）の外周面に溶接される、
   請求項１から４のいずれかに記載の圧縮機。
6. 前記外付部（５０）は、前記温度反応部を前記円筒部に密着させるための取付部材（６０）、および、取付バネ（７０）と、をさらに有する、
   請求項１から５のいずれかに記載の圧縮機。
7. 前記外付部（５０）は、前記温度反応部と前記円筒部の間に装着される、弾性を有する熱伝達シート（５４）をさらに有する、
   請求項１から６のいずれかに記載の圧縮機。
8. 前記円筒部（１１）の外径は、８０ｍｍから１６０ｍｍであり、
   前記温度反応部（５３）の前記円筒部（１１）の周方向に沿った長さは、１０ｍｍから２０ｍｍである、
   請求項１から７のいずれかに記載の圧縮機。
9. 前記ケーシング（１０）が前記円筒部（１１）の両端に位置する頂部（１２）および底部（１３）を有する請求項１から８のいずれかに記載の圧縮機の製造方法であって、
   前記円筒部（１１）の外周面に前記溶接ナット（５５）を溶接する第１工程と、
   前記円筒部（１１）の内周面に前記圧縮機構（２０）を溶接する第２工程と、
   前記ケーシング（１０）の前記頂部（１２）および前記底部（１３）を、前記円筒部（１１）に溶接する第３工程と、
   前記外付部（５０）を前記円筒部（１１）の外周面に装着する第４工程と、
   を備え、
   前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程の順で製造される、
   前記圧縮機の製造方法。

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