JP7459306B2

JP7459306B2 - スクロール圧縮機の製造方法およびスクロール圧縮機

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Publication number: JP7459306B2
Application number: JP2022572960A
Authority: JP
Inventors: 尭広高橋; 佑介梅鉢; 文昭安田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2024-04-01
Anticipated expiration: 2041-12-08
Also published as: WO2022145185A1; JPWO2022145185A1

Description

本願は、スクロール圧縮機の製造方法およびスクロール圧縮機に関する。

例えば、特許文献１には、スクロール圧縮機の組立において、内部部品を溶接または焼き嵌めなどでシェルに固定する際、耐熱性の低い部品（ガラス端子など）の、熱による変形および破損の影響を少なくするため、（１）耐熱性の低い部品（ガラス端子など）と高温部と距離を設ける方法、（２）耐熱性の低い部品（ガラス端子など）とシェルとの接合力を向上させる方法、が開示されている。

また、特許文献２のスクロール圧縮機では、固定スクロールの外周に、軸方向に伸びる円環を形成し、円環の先端でフレームとボルト固定している。固定スクロールおよび揺動スクロールからなる圧縮機構を円環の内側で構成する必要があるため、揺動スクロールの外径サイズが制約され、圧縮機の出力が抑制されてしまうという課題があった。

この課題に対して、周壁のないフレームおよび固定スクロールをシェルに固定する構造が提案されている。この構造では、固定スクロールをフレームへボルト固定する従来の固定方法と同等の固定強度が求められる。そこで、固定スクロールをシェルに焼き嵌め、スポット溶接およびシェル外側から溶接等により固定することが考えられる。

特開２００５－５４６５２号公報（段落００２６～００４８、図４）特許２７１２７７７号公報（段落００５０、図９）

しかしながら、これらの固定方法では、固定工程の際に多大の熱が局部的に加わる時、例えば、特許文献１のスクロール圧縮機では、端子など耐熱性の低い部品が入熱部の近くにあり、接合に支障をきたす、もしくは破損するという問題があった。

本願は、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、端子等の耐熱性の低い部品と入熱部の距離制限を設けることなく固定するスクロール圧縮機の製造方法およびスクロール圧縮機を得ることを目的とする。

本願に開示されるスクロール圧縮機の製造方法は、固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを摺動可能に保持するフレームとを備えたスクロール圧縮機の製造方法であって、管状に成形されたメインシェルの内壁に沿って前記フレームを挿入し、前記内壁に円環状に設けられた段差部の位置決め面に前記フレーム外周の位置決め部を接触させることで位置決めをする工程と、前記メインシェルの外周に設けられた給電部を冷却しながら前記メインシェルに前記フレームを入熱により固定する工程と、を含むことを特徴とする。

本願に開示されるスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを摺動可能に保持するフレームとを備えたスクロール圧縮機であって、前記フレームは、管状に成形されたメインシェルの内壁に挿入され、前記内壁に円環状に設けられた段差部の前記フレームの位置決め面に前記フレーム外周の位置決め部を接触させることで位置決めされ、前記メインシェルの外周に設けられた給電部は、前記メインシェルに形成された前記位置決め面と前記揺動スクロールを駆動させる駆動機構部との前記円環状に設けられた段差部の前記円環状の中心軸の方向の間に設けられ、前記メインシェルの側壁に形成された吸入管と、前記メインシェルの外周方向で異なる位相に設けられ、前記給電部は、端子カバーの前記メインシェル側において、給電端子が通る円形状の穴と、前記穴の周りを同心円状に囲む切り欠きと、が設けられたことを特徴とする。

本願によれば、耐熱性の低い部品を局所冷却することで、部品間の距離制限を緩和することができる。また、高さ方向の寸法を短くすることができるため、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。

実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の外観を示す上方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機のメインシェルの要部の構成を示す斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機のメインフレームの構成を示す上方斜視図および上面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの構成を示す下方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールの構成を示す上方斜視図および下方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機のオルダムリングの構成を示す上方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機のクランクシャフトの構成を示す上方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機のブッシュの構成を示す上方斜視図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の給電部の構成を示す断面拡大図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の保持構成を示す断面拡大図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法の製造工程を示すフローチャート図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す断面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す断面図である。実施の形態２に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す断面図および斜視図である。実施の形態３に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す断面図、正面図および斜視図である。実施の形態４に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１０１の構成を示す縦断面図であり、図２は、スクロール圧縮機の外観を示す斜視図である。図３から図９は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１０１のメインシェル１１、メインフレーム２、固定スクロール３１、揺動スクロール３２、オルダムリング３３、クランクシャフト６およびブッシュ７の各斜視図である。図１０は、図１の領域Ａにおける断面拡大図である。図１１は、図１の領域Ｆにおける断面拡大図である。なお、図１のスクロール圧縮機は、クランクシャフトの中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機である。

図１に示すように、スクロール圧縮機１０１は、シェル１、メインフレーム２、圧縮機構部３、駆動機構部４、サブフレーム５、クランクシャフト６、ブッシュ７および給電部８から構成される。

シェル１は、金属からなる両端が閉塞された筐体であり、図２に示すように、メインシェル１１、アッパーシェル１２およびロアシェル１３からなる。メインシェル１１は、図３に示すように、円筒状を呈し、その側壁に吸入管１４が溶接等により接続されている。吸入管１４は、冷媒をシェル１内に導入する管であり、メインシェル１１内と連通している。アッパーシェル１２は、略半球状で、その側壁の一部がメインシェル１１のＵ方向上端部１１ａにおいて溶接等により接続され、メインシェル１１の上端部１１ａの開口を覆っている。アッパーシェル１２の上部には、吐出管１５が溶接等により接続されている。吐出管１５は、冷媒をシェル１外に吐出する管であり、メインシェル１１の内部空間と連通している。ロアシェル１３は、略半球状で、その側壁の一部がメインシェル１１のＬ方向下端部１１ｂにおいて、溶接等により接続され、メインシェル１１の下端部１１ｂの開口を覆っている。なお、シェル１は、複数のネジ穴を備える固定台１６によって支持されている。固定台１６には、複数のネジ穴が形成されており、それらのネジ穴にネジをねじ込むことによって、スクロール圧縮機を室外機の筐体等の他の部材に固定可能になっている。

メインフレーム２は、例えば鋳鉄等の金属からなり、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すような空洞が形成された中空なフレームであり、シェル１の内部に設けられている。メインフレーム２は、本体部２１、主軸受部２２および返油管２３を備えている。本体部２１は、メインシェル１１の上端部１１ａ寄りの内壁面に固定されており、その中央にはシェル１の長手方向に沿って収容部２１１が形成されている。収容部２１１は、メインフレーム２の上端側の本体部２１が開口しているとともに、下端側の主軸受部２２で段差が設けられ、開口が狭くなっている。本体部２１の上端側には、収容部２１１を囲むように環状の平坦面２１２が形成されている。平坦面２１２の上には、バルブ鋼などの鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート２４が配置されている。本実施の形態１では、スラストプレート２４がスラスト軸受として機能する。なお、スラストプレート２４がスラスト軸受として機能するため、回転を抑制する回り止めが必要になる。ここでは図示しないが、例えば、メインフレーム２の平坦面２１２に、スラストプレート２４の厚みよりも薄い突起を設け、スラストプレート２４の回転を抑制する、または、メインフレーム２に溝、スラストプレート２４に突起を形成し、両部品を嵌合させる等の構造が考えられる。メインフレーム２の平坦面２１２の外周側のスラストプレート２４と重ならない位置には、吸入ポート２１３が形成されている。吸入ポート２１３は、本体部２１の上下方向に、すなわちアッパーシェル１２側とロアシェル１３側に貫通する切欠き部である。図４（ａ）および図４（ｂ）で、吸入ポート２１３を２箇所、返油管２３を２本もうけているが、数はこれに限定するものではない。また、吸入ポート２１３を切欠き部としているが、貫通孔の形状であっても問題はない。

メインフレーム２の平坦面２１２よりも下端側の段差部分には、オルダム収容部２１４が形成されている。オルダム収容部２１４には、第１オルダム溝２１５が形成されている。第１オルダム溝２１５の外側端部は、オルダム収容部２１４の外周側の一部と平坦面２１２の内周側を削るように形成されている。そのため、メインフレーム２をＵ方向の上端側から見たときに、第１オルダム溝２１５の一部は、スラストプレート２４と重なる。第１オルダム溝２１５は、一対が対向するように形成されている。主軸受部２２は、本体部２１のＬ方向下端側に連続して形成され、その内部には軸孔２２１が形成されている。軸孔２２１は、主軸受部２２の上下方向に貫通し、そのＵ方向上端側が収容部２１１と連通している。返油管２３は、収容部２１１に溜まった潤滑油をロアシェル１３の内側の油溜めに戻すための管であり、メインフレーム２に内外に貫通して形成された排油孔に挿入固定されている。

潤滑油は、例えば、エステル系合成油を含む冷凍機油である。潤滑油は、シェル１のＬ方向下端部、すなわちロアシェル１３に貯留されており、後述するオイルポンプ５２で吸い上げられて、クランクシャフト６内の通油路６３を通り、圧縮機構部３等の機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、シール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。

圧縮機構部３は、冷媒を圧縮する圧縮機構である。圧縮機構部３は、固定スクロール３１と、揺動スクロール３２を備えたスクロール圧縮機構である。固定スクロール３１は、鋳鉄等の金属からなり、図５に示すように、第１基板３１１と第１渦巻体３１２を備えている。第１基板３１１は、円板状を呈しており、その中央には上下方向に貫通して吐出ポート３１３が形成されている。第１渦巻体３１２は、第１基板３１１の裏面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端はＬ方向に突出している。揺動スクロール３２は、例えばアルミニウム等の金属からなり、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第２基板３２１、第２渦巻体３２２、筒状部３２３および第２オルダム溝３２４を備えている。第２基板３２１は、第２渦巻体３２２が形成された表面と、少なくとも一部が摺動面３２１１となる裏面と、径方向の外周部に位置し、表面と裏面とを接続する側面３２１２を備えた円板状を呈し、その摺動面３２１１がスラストプレート２４に摺動可能に、メインフレーム２に支持（支承）されている。第２渦巻体３２２は、第２基板３２１の表面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端はＵ方向に突出している。なお、固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２の先端部には、冷媒の漏れを抑制するためのシール部材が設けられている。筒状部３２３は、第２基板３２１の裏面の略中央からＬ方向に突出して形成された円筒状のボスである。筒状部３２３の内周面には、後述するスライダ７１を回転自在に支持する揺動軸受、いわゆるジャーナル軸受が、その中心軸がクランクシャフト６の中心軸と平行になるように設けられている。第２オルダム溝３２４は、第２基板３２１の裏面に形成された長丸形状の溝である。第２オルダム溝３２４は、一対が対向するように設けられている。一対の第２オルダム溝３２４を結ぶ線は、一対の第１オルダム溝２１５を結ぶ線に対して、直交するように設けられている。

メインフレーム２のオルダム収容部２１４には、オルダムリング３３が設けられている。オルダムリング３３は、図７に示すように、リング部３３１、第１キー部３３２および第２キー部３３３を備えている。第１キー部３３２は、リング部３３１のＬ方向裏面側に一対が対向するように形成されており、メインフレーム２の一対の第１オルダム溝２１５に収容される。第２キー部３３３は、リング部３３１のＵ方向表面側に一対が対向するように形成されており、揺動スクロール３２の一対の第２オルダム溝３２４に収容される。クランクシャフト６の回転によって揺動スクロール３２が公転旋回する際に、第１キー部３３２は第１オルダム溝２１５、第２キー部３３３は第２オルダム溝３２４でスライドすることにより、オルダムリング３３は、揺動スクロール３２が自転することを防止する。

圧縮室３４は、これら固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２を互いに噛み合わせることにより形成される。圧縮室３４は、半径方向において、外周側から内周側へ向かうに従って容積が縮小するものであるため、冷媒を渦巻体の外周側端部から取り入れて、中央側に移動させることで徐々に圧縮される。圧縮室３４は、固定スクロール３１の中央部において、吐出ポート３１３と連通する。固定スクロール３１の表面には、吐出孔３５１を有するマフラー３５が設けられているとともに、吐出孔３５１を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁３６が設けられている。

冷媒は、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、炭化水素、又は、それらを含む混合物からなる。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ（Hybrid fiber-coaxial）冷媒、フロン系低ＧＷＰ（Global Warming Potential）冷媒であり、化学式がＣ_３Ｈ_２Ｆ_４で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１-プロペン）、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（トランス-１，３，３，３－テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ１２４３ｚｆ（３，３，３－トリフルオロプロピレン）等のテトラフルオロプロペンが例示される。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素は、ＣＨ_２Ｆ_２で表されるＲ３２（ジフルオロメタン）、Ｒ４１（ＣＨ３Ｆ、フルオロメタン）等が混合された冷媒が例示される。炭化水素は、自然冷媒であるプロパンおよびプロピレン等が例示される。混合物は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等に、Ｒ３２、Ｒ４１等を混合した混合冷媒が例示される。

駆動機構部４は、シェル１内部のメインフレーム２のＬ方向下端側に設けられている。駆動機構部４は、ステータ４１とロータ４２を備えている。ステータ４１は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ４１は、焼き嵌め等によりメインシェル１１内部に固着支持されている。ロータ４２は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ４１の内部空間に配置されている。

サブフレーム５は、例えば鋳鉄等の金属からなるフレームであり、シェル１内部の駆動機構部４のＬ方向下端側に設けられている。サブフレーム５は、焼き嵌め、または溶接等によってメインシェル１１の下端部１１ｂ寄りの内周面に固着支持されている。サブフレーム５は、副軸受部５１とオイルポンプ５２を備えている。副軸受部５１は、サブフレーム５の中央部に設けられたボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。オイルポンプ５２は、サブフレーム５の中央部下側に設けられており、シェル１の油溜めに貯留された潤滑油に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。なお、図１で副軸受部５１にボールベアリングを例示しているが、これが例えばジャーナル軸受であっても問題はない。

クランクシャフト６は、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル１の内部に設けられている。クランクシャフト６は、図８に示すように、主軸部６１、偏心軸部６２および通油路６３を備えている。主軸部６１は、クランクシャフト６の主要部を構成する軸であり、その中心軸がメインシェル１１の中心軸と一致するように配置されている。主軸部６１は、その外表面にはロータ４２が接触固定されている。偏心軸部６２は、その中心軸が主軸部６１の中心軸に対して偏心するように主軸部６1のＵ方向上端部に設けられている。通油路６３は、主軸部６１および偏心軸部６２の内部に上下に貫通して設けられている。このクランクシャフト６は、主軸部６１のＵ方向上端部がメインフレーム２の主軸受部２２内に挿入され、Ｌ方向下端部がサブフレーム５の副軸受部５１に挿入固定される。これにより、偏心軸部６２は筒状部３２３の筒内に配置され、ロータ４２は、その外周面がステータ４１の内周面と所定の隙間を保って配置される。また、主軸部６１のＵ方向上端寄りには第１バランサ６４、Ｌ方向下端寄りには第２バランサ６５が、揺動スクロール３２の搖動によるアンバランスを相殺するために設けられている。

ブッシュ７は、鉄等の金属からなり、揺動スクロール３２とクランクシャフト６を接続する接続部材である。ブッシュ７は、図９に示すように、本実施形態では２つの部材で構成され、スライダ７１とバランスウエイト７２を備える。スライダ７１は、鍔が形成された筒状の部材であり、偏心軸部６２および筒状部３２３のそれぞれに嵌入されている。バランスウエイト７２は、Ｕ方向から見た形状が略Ｃ状を呈するウエイト部７２１を備えたドーナツ状の部材であり、揺動スクロール３２の遠心力を相殺するために、回転中心に対して偏芯して設けられている。バランスウエイト７２は、例えばスライダ７１の鍔に焼き嵌め等の方法により、嵌合されている。なお、ブッシュ７について、例えば機械加工で、スライダ７１とバランスウエイト７２を一体で削りだした１部材としてもよい。

給電部８は、スクロール圧縮機に給電する給電部材であり、シェル１のメインシェル１１の外周面に形成されている。給電部８の軸方向に垂直な面内における周方向の位置である位相は、吸入管１４が設けられた位相と異なるように設けられる。給電部８と吸入管１４の位相差は、９０°から２７０°であることが望ましく、本実施の形態では１００°とした。給電部８は、カバー８１、給電端子８２および配線８３を備えている。カバー８１は、有底開口のカバー部材である。給電端子８２は、金属部材からなり、図１０に示すように、一方がカバー８１の内部に設けられ、他方がメインシェル１１の内部に設けられている。配線８３は、一方が給電端子８２と接続され、他方がステータ４１の巻線と接続されている。

次に、メインフレーム２、固定スクロール３１をメインシェル１１に保持する保持構造と、メインシェル１１、メインフレーム２および圧縮機構部３の関係について、詳細を説明する。

メインシェル１１は、図３に示すように、第１内壁面１１１から径方向に突出する第１突出部１１２、第１突出部１１２のアッパーシェル１２の側に向いた端面で、固定スクロール３１の第１基板３１１と接触して固定スクロール３１の軸方向位置を決める第１位置決め面１１３と第１突出部１１２の内壁面となる第２内壁面１１４、第１突出部１１２からさらに径方向に突出する第２突出部１１５、および第２突出部１１５のアッパーシェル１２の側に向いた端面で、メインフレーム２の本体部２１と接触して、メインフレーム２の軸方向位置を決める第２位置決め面１１６と第２突出部１１５の内壁面となる第３内壁面１１７を有している。つまり、メインシェル１１は、Ｌ方向に向かって内径が小さくなる段状の部分を備えている。この際、第１位置決め面１１３と第２位置決め面１１６は、クランクシャフト６の中心軸に対して略垂直であり、かつ、両位置決め面の法線ベクトルが同一方向を向くように形成されている。また、第２位置決め面１１６に対する給電部８の位置は、給電部８の給電端子８２が第２位置決め面１１６の軸方向下方（Ｌ方向）に位置し、第２位置決め面１１６と給電端子８２の固定部上端との軸方向距離が、５ｍｍから７ｍｍであることが望ましい。第１位置決め面１１３と第１内壁面１１１が交差した角部、および、第２位置決め面１１６と第２内壁面１１４が交差した角部には、図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示すように、それぞれ、凹み１１３１と１１６１が設けられている。これにより、各位置決め面に固定スクロール３１、メインフレーム２を確実に接触させることができる。

メインフレーム２には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本体部２１の外周面から径方向に突出する突起２１６を複数個所に形成している。メインフレーム２外周の軸方向端面に設けた位置決め部としての突起２１６を、メインシェル１１に形成した第２位置決め面１１６に当てる（接触させる）ことで、メインフレーム２の軸方向位置を決めている。さらに、この状態で、メインシェル１１の第２内壁面１１４に圧入、焼き嵌め等で固定することで、中心位置を決めている。この際、突起２１６の範囲が全周でなく一部であるため、メインシェルから受ける保持力を下げ、メインフレーム２の変形を抑えることができる。これにより、高性能、高品質のスクロール圧縮機を得ることができる。なお、保持力が足りない場合に、メインシェル１１と突起２１６の接触面にさらにアークスポット溶接等をほどこしてもよい。以上により、メインフレーム２を、中心位置、軸方向高さ位置を決めた状態で、メインシェル１１に保持することができる。なお、突起２１６をメインフレーム２の平坦面２１２（揺動スクロール３２の摺動面３２１１とスラストプレート２４を介して設置する面）よりもロアシェル１３側に形成している。これにより、平坦面２１２が保持力をうけて変形することを抑制するため、損失の少ない高性能のスクロール圧縮機をえることができる。

次に、メインフレーム２の突起２１６と１対の第１オルダム溝２１５の位置関係を説明する。
図４（ｂ）に示すように、１対の第１オルダム溝２１５の中心を結ぶ直線をオルダム中心軸Ｂ、オルダム中心軸と直交し、かつ１対の第１オルダム溝２１５との距離が等しくなる直線をオルダム対称軸Ｃとする。１対の第１オルダム溝２１５に、オルダムリング３３の第１キー部３３２が挿入され、溝２１５に沿って摺動する。突起２１６をオルダム中心軸Ｂ、および、オルダム対称軸Ｃに対して軸対称に配置することで、メインフレーム２が保持力を受ける際に、１対の第１オルダム溝２１５にも荷重が均等に負荷される。これにより、１対の第１オルダム溝２１５に軸ずれ、および溝幅の相違が生じないため、オルダムリング３３の摺動抵抗を下げた高効率のスクロール圧縮機をえることができる。さらに本図のように突起２１６をオルダム中心軸Ｂとオルダム対称軸Ｃ上に配置すると、焼き嵌めをする場合には、オルダム中心軸Ｂ上の突起２１６に負荷される荷重により第１オルダム溝２１５の溝幅が広がる方向に加わる圧力と、オルダム対称軸Ｃ上の突起２１６に負荷される荷重により第１オルダム溝２１５の溝幅が狭まる方向に加わる圧力とが釣り合うため、第１オルダム溝２１５の変形そのものを抑えることができるので、高性能のスクロール圧縮機をえることができる。

固定スクロール３１の第１基板３１１の第１渦巻体３１２を形成する側の面を、メインシェル１１に形成した第１位置決め面１１３に当てることで、固定スクロール３１の軸方向位置を決めている。さらに、この状態で、メインシェル１１の第１内壁面１１１に第１基板３１１の側面３１１１を焼き嵌めで固定することで、中心位置が決まる。以上により、固定スクロール３１を、中心位置、軸方向高さ位置を決めた状態で、メインシェル１１に保持することができる。ここでは図示しないが、固定スクロール３１の位相を例えば位置決めピンを使用してあわせることで、固定スクロール３１の位置を完全に拘束することができる。なお、本実施の形態で、シェル１内部の高低圧の分離機能を、固定スクロール３１に持たせている。

次に、本実施の形態１のスクロール圧縮機１０１の動作について説明する。
給電部８の給電端子８２に通電すると、ステータ４１とロータ４２にトルクが発生し、これに伴ってクランクシャフト６が回転する。クランクシャフト６の回転は、偏心軸部６２およびブッシュ７を介して揺動スクロール３２に伝えられる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール３２は、オルダムリング３３により自転を規制され、固定スクロール３１に対して偏心公転運動する。その際、揺動スクロール３２の他方の面が、スラストプレート２４と摺動する。

揺動スクロール３２の揺動運動に伴い、吸入管１４からシェル１の内部に吸入された冷媒は、メインフレーム２の吸入ポート２１３を通って冷媒取込空間３７に到達し、固定スクロール３１と揺動スクロール３２とで形成される圧縮室３４に取り込まれる。そして、冷媒は、揺動スクロール３２の偏心公転運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら体積を減じられて圧縮される。揺動スクロール３２の偏心公転運転時、揺動スクロール３２は自身の遠心力により、ブッシュ７と共に径方向に移動し、第２渦巻体３２２と第１渦巻体３１２の側壁面同士が密接する。圧縮された冷媒は、固定スクロール３１の吐出ポート３１３から固定スクロール３１の吐出孔３５１に至り、吐出弁３６に逆らってシェル１の外部に吐出される。

次に、本実施の形態１のスクロール圧縮機１０１の製造方法を、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態１のスクロール圧縮機１０１の製造方法での製造工程を示すフローチャート図である。

まず、板状鋼材をロールあるいはプレスによって管状に成形後、継目を溶接で接続して鋼管とした溶接鋼管を製作し、これに、吸入管１４を溶接し、給電部８を取り付けて、メインシェル１１を製作する（ステップＳ１２０１）。

続いて、メインシェル１１の内壁面を厚み方向に所定の深さだけ切削加工することで、メインフレーム２を位置決め固定する第２内壁面１１４および第２突出部１１５による段差を形成する（ステップＳ１２０２）。メインシェル１１の厚みは、例えば４ｍｍから６ｍｍであり、突出部の高さ、すなわち切削加工による削り深さは、例えば０．５ｍｍ前後である。

次に、第２突出部１１５からアッパーシェル１２の方向に所定距離離れた内壁面を厚み方向に所定の深さだけ切削加工することで、固定スクロール３１を位置決め固定する第１内壁面１１１および第１突出部１１２による段差を形成する（ステップＳ１２０３）。このため、第１内壁面１１１の内径ｒ１は、第２内壁面１１４の内径ｒ２よりも大きくなる。また、第１突出部１１２は、第２突出部１１５よりもアッパーシェル１２の方向に形成され、その内壁面は第２内壁面１１４となる。なお、第１突出部１１２を形成した後で、第２突出部１１５を形成するようにしても良い。

続いて、第１突出部１１２における第１内壁面１１１との接続部分（第１位置決め面１１３の第１内壁面１１１の側）、および第２突出部１１５における第２内壁面１１４との接続部分（第２位置決め面１１６の第２内壁面１１４の側）に、加工することで、外周方向に凹んだ形状の凹みをそれぞれ形成する（ステップＳ１２０４）。凹みは、切削加工によって上記接続部分に生じやすい曲面を除去する、いわゆるヌスミである。すなわち、切削加工の結果、第１内壁面１１１と第１位置決め面１１３との接続部分が直角ではなく、アールが形成されることがある。当該部分にアールが形成されると、固定スクロール３１を第１突出部１１２に配置しても、第１位置決め面１１３に接触せずに浮いてしまい、位置決めの精度が低くなる。これに対して、凹み１１３１を形成することで、固定スクロール３１が第１位置決め面１１３に確実に接触するため、位置決め精度を高めることができる。これは、第２内壁面１１４と第２位置決め面１１６との接続部分についても同様で、メインフレーム２の位置決め精度を高めることができる。

次に、図１３（ａ）に示すように、給電部８を冷却しながら、メインシェル１１の領域Ｅを加熱する。加熱後、図１３（ｂ）に示すように、給電部８を冷却しながら、メインシェル１１のＵ方向上端側からＬ方向にメインフレーム２を挿入し、焼き嵌めする。メインフレーム２は、第２突出部１１５の第２位置決め面１１６に面で接触し、高さ方向の位置決めがされる（ステップＳ１２０５）。冷却は、カバー８１の内部空間をファンなどで局所的な空冷Ｄにより行う。焼き嵌めのみの場合は、その後シェル１を冷却する（ステップＳ１２０６）。

焼き嵌め後にメインフレーム２をメインシェル１１に溶接する場合は、図１４に示すように、給電部８を冷却しながら、メインフレーム２の突起２１６をメインシェル１１の領域Ｉ（第２内壁面１１４）にアークスポット溶接等により固定する（ステップＳ１２０７）。その後、シェル１を冷却する（ステップＳ１２０８）。

従来の外壁を有するフレームでは、焼き嵌め、またはアークスポット溶接等の高温部に高さ方向に距離を取っていた。本実施の形態のスクロール圧縮機１０１の製造方法では、固定スクロール３１を固定するための周壁をメインフレーム２に形成していないため、焼き嵌め、またはアークスポット溶接等の高温部が給電部に近い場合であっても、カバー８１の内部空間を局所的に冷却することで給電部の温度上昇を抑制することができる。

そして、シェル１を冷却（ステップＳ１２０７またはステップＳ１２０８）した後、メインフレーム２の軸孔２２１にクランクシャフト６を挿入したのち、偏心軸部６２にブッシュ７を取り付け、さらにオルダムリング３３および揺動スクロール３２等を配置する。次いで、メインシェル１１のＵ方向上端側から、固定スクロール３１を挿入する。固定スクロール３１は、第１突出部１１２の第１位置決め面１１３に面で接触し、高さ方向に位置決めされる。その状態で、固定スクロール３１の第１基板３１１の側面３１１１を第１内壁面１１１に焼き嵌めで固定する。最後に、メインシェル１１のＵ方向上端側から、アッパーシェル１２を挿入したのち、メインシェル１１とアッパーシェル１２を溶接またはアークスポット溶接等により固定する。

このように、本実施の形態１のスクロール圧縮機１０１の製造方法により、先行例に示した特許文献１のようにメインフレーム２と固定スクロール３１をネジ等で接続する方法と同等に、メインフレーム２、固定スクロール３１および揺動スクロール３２を組み立てつつ、冷媒取込空間３７を拡大することができる。ネジ等を使わないため、部品を削減し、かつ、製造を容易化することができる。また、耐熱性の低い部品（ガラス端子など）を局所冷却することで、部品間の距離制限を緩和することができる。

以上のように、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１０１の製造方法によれば、固定スクロール３１および揺動スクロール３２を有する圧縮機構部３と、揺動スクロール３２を摺動可能に保持するメインフレーム２とを備えたスクロール圧縮機１０１の製造方法であって、管状に成形されたメインシェル１１の内壁に沿ってメインフレーム２を挿入し、内壁に円環状に設けられた段差部の第２位置決め面１１６にメインフレーム２外周の位置決め部（突起２１６）を接触させることで位置決めをする工程と、メインフレーム２が位置決めされたメインシェル１１の、外周に設けられた給電部８を冷却しながらメインシェル１１にメインフレーム２を入熱により固定する工程と、を含むようにしたので、焼嵌めまたはアークスポット溶接等で内部部品を固定する工程時に、耐熱性の低い部品（ガラス端子など）を局所冷却することで、部品間の距離制限を緩和することができる。また、高さ方向の寸法を短くすることができるため、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。さらに、特許文献１のようにメインフレームと固定スクロールをネジ等で接続する方法と同等に、メインフレーム、固定スクロールおよび揺動スクロールを組み立てつつ、冷媒取込空間を拡大することができる。ネジ等を使わないため、部品を削減し、かつ、製造を容易化することができる。また、耐熱性の低い部品（ガラス端子など）を局所冷却することで、部品間の距離制限を緩和することができる。

また、メインシェル１１の第１内壁面１１１に固定スクロール３１の第１基板３１１の側面３１１１を焼き嵌めで固定するようにしたので、ボルト等の締結部材を使用せずに、固定スクロールを保持することができ、組立が簡易になり、かつ、部品点数が低減するため、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。

また、固定スクロール３１は、第１内壁面１１１に固定されているため、揺動スクロール３２の径方向の最外部に位置する側面３２１２とメインシェル１１の内壁面とが対向し、メインフレーム２が第２基板３２１の側面３２１２とメインシェル１１の内壁面との間に介在しない構造となるようにしたので、特許文献２で示したような固定スクロールを固定するための周壁をメインフレームに形成することなく、固定スクロールをシェル内へ配置し、揺動スクロールを配置する冷媒取込空間を拡大することができ、例えば、固定スクロール３１の弟１渦巻体３１２と揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２を拡大することで、スクロール圧縮機の体格に対する吐出容量を増やすことができる。

また、揺動スクロール３２の拡大とあわせて、スラストプレート２４の直径を大きくすることで、摺動面積を大きくしスラスト荷重による面圧を低減することが可能となる。これにより、スクロール圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、スラスト荷重を下げることで、環境負荷が低いが、スラスト軸受にかかる負担が大きくなる高圧冷媒（例えばＲ３２など）を使用することが可能となり、スクロール圧縮機の環境負荷を低減させることができる。

また、メインフレーム２に固定スクロール３１を固定するための壁が必要なくなるため、メインフレームの加工時間を短縮化することができるとともに、軽量化をはかることもできるので、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。

また、固定スクロール３１を、第１基板３１１の第１渦巻体３１２を形成する側の面で、メインシェル１１の第１位置決め面１１３に接触させているので、固定スクロール３１の第１基板３１１に高圧がかかった場合であっても、第１位置決め面１１３に押さえつけられるため、固定スクロールがより強固に保持され、固定スクロールの並進移動を抑制できる。

また、メインシェル１１の第１位置決め面１１３と第２位置決め面１１６の向きを同一としているため、メインフレーム２が揺動スクロール３２からスラスト荷重をうけても、第２位置決め面１１６に押さえつけられるため、メインフレームがより強固に保持され、メインフレームの並進移動を抑制できる。これにより、スクロール圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、メインシェル１１の第１位置決め面１１３と第２位置決め面１１６の加工を一方向から連続して行うことができる。これにより、両面の平行度を向上させることができるので、メインフレームと固定スクロールの組立精度、位置精度が向上し、スクロール圧縮機の性能を向上することができる。

また、一方向からの加工のため、加工が容易になり、加工時間が短縮するため、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。さらに、メインフレーム２をＵ方向上端側からメインシェル１１に挿入固定後、メインシェル１１をそのままの体勢で順次、揺動スクロール３２および固定スクロール３１を挿入固定することができる、すなわち、一方向組立が可能となるため、組立が容易となり、スクロール圧縮機を低コスト化することができる。

また、本実施の形態１のスクロール圧縮機を、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置に使用することで、大容量、高効率、低コストの冷凍サイクル装置を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、給電部８を局所的な空冷により冷却したが、実施の形態２では、冷却に冷やし金を用いた場合について説明する。

図１５（ａ）は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の製造方法での冷却方法を示す断面図であり、図１５（ｂ）は冷却に用いる冷やし金の斜視図である。図１５（ａ）に示すように、給電部８は、冷やし金８４（図１５（ｂ）を参照）を端子カバー８１に接触させることで、焼き嵌め、またはアークスポット溶接等で内部部品を固定する工程時に、端子への入熱が抑制される。これにより、端子の破損を抑制することができるため、スクロール圧縮機の品質を向上させることができる。冷やし金８４は、金属からなり、中空もしくは有底開口状を呈し、一端に端子カバーとの接触面８４１、もう一方の他端に図示しないヒートシンクなどの吸熱部との接触面８４２を有している。実施の形態２によるスクロール圧縮機のその他の構成および製造方法については、実施の形態１のスクロール圧縮機１０１および製造方法と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

以上のように、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の製造方法によれば、冷やし金を端子カバーに接触させて、給電部８を冷却するようにしたので、端子の破損を抑制することができ、スクロール圧縮機の品質を向上させることができる。

なお、本実施の形態２では、冷やし金を端子カバーに接触させて冷却するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、給電端子８２に接触させてもよい。

実施の形態３．
実施の形態２は、冷やし金８４を給電部８の端子カバー８１に接触させて冷却したが、実施の形態３では、端子カバー８１に切り欠きを設けてメインシェル１１に接触させる場合について説明する。

図１６（ａ）は、実施の形態３に係るスクロール圧縮機の製造方法での冷却方法を示す断面図であり、図１６（ｂ）は端子カバー８１の正面図である。また、図１６（ｃ）は、冷却に用いる冷やし金の斜視図である。図１６（ａ）に示すように、給電部８は、端子カバー８１に切り欠き８１１（図１６（ｂ）を参照）を設け、冷やし金８４の接触面８４１（図１６（ｃ）を参照）を切り欠き８１１部分を通して、メインシェル１１の外周面に接触させる。なお、切り欠き８１１の形状および冷やし金８４の形状は、これに限るものではない。

本実施の形態３では、端子カバー８１に切り欠き８１１を設け、冷やし金８４をメインシェル１１に接触させることで、端子カバー８１とメインシェル１１との間の熱抵抗を低減させることができるため、効率的に冷却できる。これにより、スクロール圧縮機の品質、および性能を向上させることができる。実施の形態３によるスクロール圧縮機のその他の構成および製造方法については、実施の形態１のスクロール圧縮機１０１および製造方法と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

以上のように、実施の形態３に係るスクロール圧縮機の製造方法によれば、冷やし金８４を端子カバー８１に設けた切り欠き８１１を介してメインシェル１１に接触させて、給電部８を冷却するようにしたので、端子カバーとメインシェルとの間の熱抵抗を低減させることができるため、効率的に冷却することで、端子の破損を抑制することができ、スクロール圧縮機の品質、および性能を向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態２および実施の形態３では、冷やし金８４を端子カバー８１もしくはメインシェルに、直接、接触させて冷却したが、実施の形態４では、冷やし金８４を端子カバー８１もしくはメインシェル１１に、熱伝導シートを介して、接触させる場合について説明する。

図１７は、実施の形態４に係るスクロール圧縮機の製造方法での冷却方法を示す断面図であり、図１７（ａ）は冷やし金８４の接触面８４１を端子カバー８１に接触させる場合の図を示し、図１７（ｂ）は冷やし金８４の接触面８４１を、端子カバー８１に設けられた切り欠き８１１部分を通して、メインシェル１１に接触させる場合の図を示す。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、給電部８は冷やし金８４を、それぞれ端子カバー８１、メインシェル１１に、冷やし金８４の接触面８４１に取り付けられた熱伝導シート８５を介して、接触させる。

本実施の形態４では、冷やし金８４に熱伝導シート８５を取り付けることで、接触部間の熱抵抗を小さくし、接触性を向上させることができるため、効率的に冷却できる。これにより、スクロール圧縮機の品質、および性能を向上させることができる。熱伝導シート８５は接触部の温度に耐えうる非金属材料、もしくは複合材料からなる。実施の形態４によるスクロール圧縮機のその他の構成および製造方法については、実施の形態１のスクロール圧縮機１０１および製造方法と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

以上のように、実施の形態４に係るスクロール圧縮機の製造方法によれば、冷やし金８４を接触面８４１に取り付けられた熱伝導シート８５を介して端子カバー８１もしくはメインシェル１１に接触させて、給電部８を冷却するようにしたので、接触部間の熱抵抗を小さくし、接触性を向上させることができるため、効率的に冷却することで、端子の破損を抑制することができ、スクロール圧縮機の品質、および性能を向上させることができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

２メインフレーム、３圧縮機構部、８給電部、１１メインシェル、３１固定スクロール、３２揺動スクロール、１０１スクロール圧縮機、１１６第２位置決め面、２１６突起。

Claims

固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを摺動可能に保持するフレームとを備えたスクロール圧縮機の製造方法であって、
管状に成形されたメインシェルの内壁に沿って前記フレームを挿入し、前記内壁に円環状に設けられた段差部の位置決め面に前記フレーム外周の位置決め部を接触させることで位置決めをする工程と、
前記メインシェルの外周に設けられた給電部を冷却しながら前記メインシェルに前記フレームを入熱により固定する工程と、
を含むことを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、前記メインシェルに形成された前記フレームの位置決め面と前記揺動スクロールを駆動させる駆動機構部との前記円環状に設けられた段差部の前記円環状の中心軸の方向の間に設けられ、前記メインシェルの側壁に形成された吸入管と、前記メインシェルの外周方向で異なる位相に設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記フレームは、焼き嵌めにより前記メインシェルに固定されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記フレームは、溶接により前記メインシェルに固定されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、空冷により冷却されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、冷やし金を端子カバーに接触させて冷却されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、冷やし金を、端子カバーに設けた切り欠きを介して、前記メインシェルの外周面に接触させて冷却されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、冷やし金を給電端子に接触させて冷却されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記給電部は、熱伝導シートを介して、前記冷やし金を接触させることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記固定スクロールは、前記メインシェルの内壁に挿入され、前記内壁に円環状に設けられた段差部の前記固定スクロールの位置決め面に前記固定スクロールの外周部を接触させることで位置決めされることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記フレームの位置決め面は、前記固定スクロールの位置決め面よりも前記円環状に設けられた段差部の前記円環状の中心軸の方向で前記給電部側に設けられることを特徴とする請求項１０に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
前記フレームを位置決めした後、前記揺動スクロールを挟んで前記内壁に前記固定スクロールを挿入し、前記固定スクロールを位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを摺動可能に保持するフレームとを備えたスクロール圧縮機であって、
前記フレームは、管状に成形されたメインシェルの内壁に挿入され、前記内壁に円環状に設けられた段差部の前記フレームの位置決め面に前記フレーム外周の位置決め部を接触させることで位置決めされ、
前記メインシェルの外周に設けられた給電部は、前記メインシェルに形成された前記位置決め面と前記揺動スクロールを駆動させる駆動機構部との前記円環状に設けられた段差部の前記円環状の中心軸の方向の間に設けられ、前記メインシェルの側壁に形成された吸入管と、前記メインシェルの外周方向で異なる位相に設けられ、
前記給電部は、端子カバーの前記メインシェル側において、給電端子が通る円形状の穴と、前記穴の周りを同心円状に囲む切り欠きと、が設けられたことを特徴とするスクロール圧縮機。
前記固定スクロールは、前記メインシェルの内壁に挿入され、前記内壁に円環状に設けられた段差部の前記固定スクロールの位置決め面に前記固定スクロールの外周部を接触させることで位置決めされたことを特徴とする請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
前記フレームの位置決め面は、前記固定スクロールの位置決め面よりも前記円環状に設けられた段差部の前記円環状の中心軸の方向で前記給電部側に設けられたことを特徴とする請求項１４に記載のスクロール圧縮機。
前記端子カバーの材質は、金属であることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。