WO2017138140A1 - スクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機 Download PDF

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scroll compressor
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welded
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令 三坂
茗ヶ原　将史
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三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a scroll compressor and a scroll compressor, and particularly relates to fastening of a sealed container and internal components.
  • the scroll compressor is composed of a fixed scroll having plate-like spiral teeth formed in a hermetically sealed container, a swing scroll, a frame provided with a stationary base, and an Oldham mechanism for preventing the swing scroll from rotating.
  • a compression mechanism is provided.
  • the orbiting scroll is held by a fixed scroll and a frame fixed to the hermetic container, and performs an orbiting motion by inserting an eccentric shaft provided on the frame into a boss portion provided on the orbiting scroll. Then, the rocking scroll is swung to combine the fixed scroll and the plate-like spiral teeth of the rocking scroll, and the refrigerant gas is compressed in the compression chamber formed by the fixed scroll and the rocking scroll.
  • One index indicating the capacity of the compressor is a volume that can be pushed out by the compression mechanism during one rotation, that is, a process volume.
  • a process volume In recent developments of scroll compressors, it has become mainstream to expand only the process volume without changing the external shape of the compressor.
  • As a method for enlarging the process volume there is a method for enlarging the compression mechanism section, etc., but as the generated stress of the internal parts of the compressor increases, the fixing strength of the internal parts of the compressor must also be improved. This is because the internal parts of the compressor may come off from the compressor sealed container during the operation of the compressor, and a hole may be opened in the compressor sealed container, causing refrigerant and refrigerating machine oil to flow out.
  • arc spot welding is adopted as a method for fixing the internal parts of the compressor in the compressor sealed container.
  • a method of increasing the heat input amount in arc spot welding or increasing the number of arc spot welding points can be considered.
  • a large amount of heat is caused to flow into the internal components of the compressor, and performance degradation occurs due to distortion caused by heat.
  • Patent Document 1 or 2 proposes that an electric motor stator that drives a compression mechanism is fixed to an airtight container by laser welding.
  • Patent Document 3 proposes a method of fixing components housed in a sealed container by laser welding.
  • Patent Document 4 proposes a method in which a laser is applied to the inner surface of a sealed container and the outer peripheral portion of a bearing that supports the swing scroll to fasten the sealed container and the swing scroll.
  • Patent Document 5 proposes a method of welding an airtight container and internal components into a V shape by laser welding.
  • Patent Document 6 proposes a method of fastening a cylinder or the like of a compressor internal part to a hermetic container by laser welding in a compressor such as a rotary compressor having a smaller capacity than a scroll compressor.
  • JP 59-101292 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-075047 JP 60-182386 A JP 2007-291972 A JP 2007-268609 A JP 59-122785 A
  • Patent Document 5 When the method described in Patent Document 5 is adopted and welding is performed in a V shape, it is considered that a firm fastening force can be obtained as compared with the welding described in Patent Documents 1 to 4. It is done. However, it is necessary to secure a wide welded portion in order to obtain the required strength from the characteristics of the welded shape spreading upward.
  • Patent Document 6 When the method described in Patent Document 6 is adopted not in a rotary compressor but in a scroll compressor, there is no proposal of a laser welding shape or the like, so that it is difficult to obtain a necessary fastening strength.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • the purpose is to provide.
  • a method for manufacturing a scroll compressor according to the present invention includes a fixed scroll and an orbiting scroll which are provided in a hermetically sealed container and meshed so that respective plate-like spiral teeth form a compression chamber between them on a base plate.
  • a fixed frame welded in the sealed container, and the fixed frame is sealed by the laser irradiated from the outside of the sealed container. Fastened to the container.
  • the scroll compressor manufacturing method and the scroll compressor according to the present invention since the fixed frame and the sealed container are fastened by laser welding, the welding area is reduced, and the fastening strength between the fixed frame and the sealed container is maintained. And it can suppress that a welding distortion arises.
  • FIG. 1 It is an internal block diagram which shows the inside of the scroll compressor which concerns on this Embodiment. It is a schematic permeation
  • the scroll compressor according to the present embodiment is, for example, a compressor equipped with a mechanism such as a compliant mechanism.
  • the compliant mechanism is a scroll compressor having a fixed scroll and an orbiting scroll, and is composed of a movable frame that can move in the axial direction together with the orbiting scroll and a fixed frame that is fixed to an airtight container of the compressor. It is what is done.
  • FIG. 1 is an internal configuration diagram showing the inside of the scroll compressor 100 according to the present embodiment.
  • a scroll compressor 100 includes a fixed scroll 1, a swing scroll 2, an electric motor 5, a movable frame 3, and a fixed frame 4 as internal parts, and a sealed container made of a metal such as iron. 10.
  • the sealed container 10 is also provided with an Oldham mechanism 8 for preventing the swing scroll 2 from rotating.
  • the sealed container 10 has a suction pipe 11 through which the low-pressure refrigerant gas sucked into the sealed container 10 flows, and a discharge pipe 12 through which the high-pressure refrigerant gas discharged from the inside of the sealed container 10 flows. It is attached.
  • the fixed scroll 1 is fastened to the fixed frame 4 by a bolt (not shown) on the outer periphery.
  • One surface of the fixed scroll 1 is a base plate portion 1a, and plate-like spiral teeth 1b are formed on the base plate portion 1a.
  • a pair of Oldham guide grooves 1 c arranged substantially in a straight line is formed on the outer peripheral portion of the fixed scroll 1.
  • a pair of fixed-side keys 8a provided in the Oldham mechanism 8 is engaged with the Oldham guide groove 1c so as to be freely slidable.
  • the orbiting scroll 2 is swingably provided with respect to the fixed scroll 1 and is turned by driving the main shaft 6.
  • One surface of the orbiting scroll 2 is a base plate portion 2a facing the fixed scroll 1, and a plate-like spiral tooth 2b having the same shape as the plate-like spiral tooth 1b of the fixed scroll 1 is formed on the base plate portion 2a. Is formed.
  • a hollow cylindrical boss 2d is formed at the center of the surface opposite to the plate-like spiral teeth 2b of the base plate 2a of the orbiting scroll 2. Further, a rocking bearing 2e is provided on the inner surface of the boss portion 2d. A thrust surface 2 f provided on the surface on the boss portion 2 d side is located on the base plate portion 2 a of the swing scroll 2. A pair of Oldham guide grooves 2 c arranged substantially in a straight line is formed on the outer peripheral portion of the same surface as the thrust surface 2 f of the base plate portion 2 a of the swing scroll 2.
  • the Oldham guide groove 2c of the swing scroll 2 has a phase difference of approximately 90 degrees with the Oldham guide groove 1c of the fixed scroll 1, and a pair of swing side keys 8b provided in the Oldham mechanism 8 are slidably reciprocally engaged. Are combined.
  • the movable frame 3 is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the hermetic container 10 and supports the main shaft 6 that drives the orbiting scroll 2 in a radial direction.
  • a main bearing 3 c that supports the main shaft 6 that is rotationally driven by the electric motor 5 in the radial direction is formed at the center of the movable frame 3.
  • the thrust bearing 3a of the movable frame 3 is formed so as to be slidable against the thrust surface 2f of the orbiting scroll 2, and a surface 3b on which the Oldham mechanism annular portion 8c reciprocates is provided outside the thrust bearing 3a. Is formed.
  • the fixed frame 4 accommodates the movable frame 3 so as to be movable in the axial direction.
  • An upper fitting cylindrical surface 4 a is formed on the inner surface of the fixed frame 4 on the fixed scroll 1 side, and is engaged with an upper fitting cylindrical surface 3 e formed on the outer peripheral surface of the movable frame 3.
  • a lower fitting cylindrical surface 4 b is formed on the inner surface of the fixed frame 4 on the electric motor 5 side, and is engaged with a lower fitting cylindrical surface 3 f formed on the outer peripheral surface of the movable frame 3.
  • the main shaft 6 is for turning the orbiting scroll 2 and is rotatably engaged with the orbiting bearing 2e of the orbiting scroll 2 at the orbiting shaft portion 6a at the end of the orbiting scroll 2 side.
  • a main shaft portion 6b that is rotatably engaged with the main bearing 3c of the movable frame 3 is formed below the swing shaft portion 6a.
  • a sub shaft portion 6c that is rotatably engaged with the sub bearing 7a of the sub frame 7 is formed.
  • an electric motor rotor 5a that is shrink-fitted in the sealed container 10 is disposed.
  • the compression chamber 14 is a space formed by meshing the plate-like spiral teeth 1b of the fixed scroll 1 and the plate-like spiral teeth 2b of the orbiting scroll 2, and a plurality of compression chambers 14 are formed.
  • a compression chamber suction space 14a for sucking a gas refrigerant is located on the outer periphery, and is located at the center from the compression chamber suction space 14a via the compression chamber outermost chamber 14b. To the innermost compression chamber 14c to be discharged.
  • the fixed frame 4 In the manufacture of the scroll compressor 100, the fixed frame 4, the fixed scroll 1, the electric motor 5, and the like are fastened and fixed to the sealed container 10 in which internal components are accommodated. Below, the fastening method of the fixed frame 4 is demonstrated.
  • FIG. 2 is a schematic transparent view of the sealed container 10 and the welded portion 50 of the fixed frame 4 when viewed from the outside of the sealed container 10.
  • the fixed frame 4 in the manufacturing process, the fixed frame 4 is fastened to the hermetic container 10 at one linear weld 50 by welding using a laser.
  • the axial position, the circumferential position and the like of the fixed frame 4 are adjusted and arranged inside the sealed container 10, and the scroll compressor 100 is aligned so as to be in a finished state.
  • a laser is oscillated using an oscillator, and the condensed laser is irradiated in the radial direction from the outside of the sealed container 10.
  • the laser is moved in the axial direction by the welding length and irradiated along a straight line parallel to the axial direction.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the welded portion 50 of FIG.
  • the portion irradiated with the laser is a region where each material is melted at the interface between the sealed container 10 and the fixed frame 4.
  • a laser that is focused on a small point by an optical lens and has a high energy density is used as a heat source.
  • the focus position of the laser having a high energy density is adjusted near the interface between the sealed container 10 and the fixed frame 4, and the welding speed is adjusted.
  • the adjusted laser is irradiated toward the surface of the hermetic container 10 and concentrated at the interface between the hermetic container 10 and the fixed frame 4 to melt the hermetic container 10 and the fixed frame 4.
  • the material of the molten sealed container 10 and the fixed frame 4 is melted, so that the sealed container 10 and the fixed frame 4 are joined.
  • the formed weld 50 is formed with a uniform thickness at a certain distance from the surface of the sealed container 10.
  • the scroll compressor 100 When the scroll compressor 100 starts driving, the orbiting scroll 2 is swung, and the plate-like spiral teeth 1b of the fixed scroll 1 and the plate-like spiral teeth 2b of the orbiting scroll 2 are combined so as to mesh with each other.
  • a plurality of compression chambers 14 are formed by the spiral teeth 1b and the plate-like spiral teeth 2b.
  • the low-pressure refrigerant gas flowing in from the suction pipe 11 is sucked into the compression chamber outermost chamber 14b from the outer compression chamber suction space 14a, and the pressure is increased while moving to the center. Then, the gas refrigerant reaches the compression chamber innermost chamber 14c formed at the center, becomes high pressure, flows out of the compressor sealed container 10a from the compression chamber innermost chamber 14c, and flows out from the discharge pipe 12.
  • the oscillating scroll 2 to be driven generates a centrifugal force by oscillating, and a force in the center direction acts on the fixed frame 4, but the sealed container 10 and the fixed frame 4 are welded portions formed by laser. 50 is fastened with sufficient fastening strength.
  • the force directed toward the center direction with respect to the fixed frame 4 is a direction away from the sealed container 10. If the fastening strength between the fixed frame 4 and the sealed container 10 is insufficient, the fixed frame 4 is detached from the sealed container 10. However, when the fixed frame 4 is fastened by the laser, it is fastened to the sealed container 10 with sufficient fastening strength and is prevented from coming off from the sealed container 10.
  • FIG. 4 is a schematic transparent view of the welded part 51 by conventional welding as viewed from the outside of the sealed container 20.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the welded portion 51 of FIG.
  • the welded portion 51 is wide in the side surface direction of the sealed container 20 and the depth in the center direction of the shaft. A shallow portion and a deep portion are formed.
  • arc spot welding is used for welding the sealed container 20 and the fixed frame 44.
  • arc spot welding arc discharge is concentrated in a spot shape, and the welded portion 51 is formed by heating the object using the heat of the arc discharge.
  • the deep material melts at the center of the point, and the melting position becomes shallower toward the outer periphery of the point, resulting in non-uniform fastening strength. If several arcs are generated with low energy, the difference in fastening strength in the depth direction of the hermetic container 10 is reduced, but the area that receives heat increases, and the weld 51 is susceptible to thermal strain. .
  • the welded portion 50 is limited to a small area and is formed to a certain depth. Accordingly, it is easy to keep the fastening strength constant, and it is possible to suppress the influence of thermal strain due to an increase in the welding area.
  • a plurality of welds 50 may be formed by irradiating a plurality of locations in the circumferential direction with laser. Further, for example, it may be formed so as to be concentrated around the suction pipe 11 and the discharge pipe 12 where stress is particularly expected to be concentrated.
  • the weld length and weld width of the weld 50 can be adjusted by the laser irradiation time, output, etc., and can have a desired welding strength. Accordingly, various conditions such as irradiation time, output, focal length, and welding speed at the time of laser welding may be appropriately selected according to the material constituting the scroll compressor 100, the interface position between the materials, the required welding strength, and the like. .
  • Modification 1 6 and 7 are schematic transmission views when the welded portion 52 according to Modification 1 is viewed from the outside of the sealed container 10.
  • the welded portion 52 is irradiated with two adjacent laser beams.
  • the position is shifted in parallel, and another linear irradiation is performed in parallel in the axial direction.
  • the welded portion 52 may be formed as a welded portion 52a rotated by 90 degrees. That is, you may form in the linear form parallel to the circumferential direction of the airtight container 10.
  • FIG. 6 By using the welded parts 52 and 52a shown in FIGS. 6 and 7, the welding strength is improved as compared with the welded part 51. For this reason, for example, even when the scroll compressor 100 becomes larger in the height direction or becomes larger in the radial direction, the sealed container 10 and the fixed frame 4 can be fastened by this fastening method.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic transmission views when the welded portion 53 according to Modification 2 is viewed from the outside of the sealed container 10.
  • the welded portion 53 in the welded portion 53, two adjacent laser beams are irradiated in a circular shape.
  • two welded portions 53 may be provided in a state where a plurality of circular welded portions 53 are shifted in position. In this case, it is possible to widely form a region where the materials of the sealed container 10 and the fixed frame 4 are uniformly melted.
  • the welded portion 53 having such a shape it becomes possible to receive loads in all directions, and there are always two portions that receive the loads, so a higher fastening force is exhibited. Is done.
  • laser is irradiated from the outer peripheral side of the hermetic container 10, and the molten material melts at the interface to be firmly fastened.
  • the laser is irradiated from the outer peripheral side of the sealed container 10 and is fastened by the melting of the melted materials at the interface.
  • a plurality of welds 52 are formed at the same position in the axial direction of the hermetic container 10, and the fastening strength is sufficiently maintained.
  • welded portion 52 may be formed in a straight line parallel to the axial direction, may be formed in a direction perpendicular to the axial direction, or a plurality of straight lines. May be adjacent to each other.
  • circular welded portion 53 may be used, and in that case, a load can be received in all directions, and a portion that receives the load. Since there are always two places, higher fastening strength is exhibited. Further, a higher fastening strength can be obtained by forming the two circles at shifted positions.
  • the fixed frame 4 is fastened to the sealed container 10 with sufficient strength, and thus the fixed frame 4 is detached from the sealed container 10. Can be prevented.
  • a welded portion having high rigidity is formed.
  • the scroll compressor manufactured by the method of manufacturing the scroll compressor 100 according to the present embodiment has the welded portion 50 linear in the circumferential direction orthogonal to the axial direction of the sealed container 10, thereby A weld with high rigidity is formed against stress acting in the direction. Thereby, even if thermal expansion during assembly work, vibration during operation, and the like occur, the fastening strength can be sufficiently maintained.
  • the scroll compressor manufactured by the method of manufacturing the scroll compressor 100 according to the present embodiment is rigid against stress acting in the axial direction and the radial direction of the sealed container 10 by forming the welded portion 50 into a circular shape. A high weld zone is formed. Thereby, even if thermal expansion during assembly work, vibration during operation, and the like occur, the fastening strength can be sufficiently maintained.

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Abstract

　溶接面積が少なく、且つ、溶接歪が抑制され、締結強度が確保されたスクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機。スクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機は、密閉容器内に設けられ、台板上にそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するようにかみ合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スクロールの板状渦巻歯の反対側に設けられたボス部に、偏芯軸部を挿入することによって前記揺動スクロールを駆動する主軸と、前記主軸を半径方向に支持する可動フレームを半径方向及び軸方向に支持し、前記密閉容器内に溶接された固定フレームと、を備えたスクロール圧縮機の製造方法において、前記密閉容器の外側から照射されたレーザにより前記固定フレームが前記密閉容器に溶接される。

Description

スクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機
　本発明は、スクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機に関し、特に、密閉容器と内部部品との締結に関するものである。
　スクロール圧縮機は、密閉容器内に板状渦巻歯が形成された固定スクロール、及び、揺動スクロールと、静止台座を設けたフレームと、揺動スクロールの自転を防止するオルダム機構とにより構成された圧縮機構を備えている。揺動スクロールは、固定スクロールと密閉容器に固定されたフレームとにより保持され、フレームに設けられた偏芯軸を、揺動スクロールに設けられたボス部に挿入する事によって揺動運動を行う。そして、揺動スクロールが揺動運動することにより固定スクロール、及び、揺動スクロールの板状渦巻歯が組み合わされ、固定スクロール、及び、揺動スクロールにより形成された圧縮室において冷媒ガスが圧縮される。
　圧縮機の能力を示す一つの指標として、一回転中に圧縮機構部が押し出す事ができる体積、つまり工程容積がある。近年のスクロール圧縮機の開発においては、圧縮機外観形状は変更せず、この工程容積のみを拡大することが主流となっている。工程容積を拡大する方法としては、圧縮機構部を拡大する方法等があるが、圧縮機内部部品の発生応力増大に伴い、圧縮機内部部品の固定強度も合わせて向上させていかなければならない。圧縮機運転中に圧縮機内部部品が圧縮機密閉容器から外れてしまう可能性ある他、圧縮機密閉容器に穴が開き、冷媒、冷凍機油が流出してしまう可能性が生じるからである。
　現在、多くのスクロール圧縮機において、圧縮機内部部品を圧縮機密閉容器内に固定する方法として、アークスポット溶接が採用されている。この場合、圧縮機内部部品の固定強度を向上させるためには、アークスポット溶接における入熱量を増大させる、又は、アークスポット溶接点数を増やすといった方法が考えられる。しかし、いずれの方法においても、圧縮機内部部品に対して多量の熱を流入させることとなり、熱による歪によって性能低下などが生じてしまう。
　そこで、このようなスクロール圧縮機の組立に際し、圧縮機内部部品の締結方法にレーザ溶接を用いることが提案されている。例えば、特許文献１又は２において、圧縮機構を駆動させる電動機固定子は、レーザ溶接により密閉容器に固定されることが提案されている。また、特許文献３には、密閉容器内に納められる部品同士をレーザ溶接にて固定する方法が提案されている。特許文献４では、密閉容器の内側面と、揺動スクロールを支持する軸受けの外周部とにレーザを照射し、密閉容器と、揺動スクロールとを締結する方法が提案されている。特許文献５では、密閉容器と、内部部品とを、レーザ溶接によりＶ字形状に溶接する方法が提案されている。更に、特許文献６では、スクロール圧縮機より容量の小さいロータリ圧縮機等の圧縮機において、圧縮機内部部品のシリンダ等をレーザ溶接によって密閉容器に締結する方法が提案されている。
特開昭５９－１０１２９２号公報 特開２０１５－０７５０４７号公報 特開昭６０－１８２３８６号公報 特開２００７－２９１９７２号公報 特開２００７－２６８６０９号公報 特開昭５９－１２２７８５号公報
　特許文献１、又は、２に記載された方法では、アークスポット溶接において問題となっていた熱歪による影響は改善されており、電動機固定子を圧縮機全周に渡って溶接することが可能である。しかし、この方法は、溶接可能な領域が限定されている場合が多く、電動機固定子以外の領域に特許文献１、又は、２の溶接方法を採用しても溶接強度が十分であるとはいえない。
　特許文献３、及び、４に記載された方法を採用する場合、溶接部が圧縮機組立時に大きく開口している必要がある。特定の一部機種においては有効であっても、圧縮機組立時に開口部が小さい場合や、別の圧縮機内部部品によって溶接部にレーザが届かない場合などがある圧縮機には適さない。
　特許文献５に記載された方法を採用し、Ｖ字形状に溶接を行った場合、特許文献１～４に記載された溶接と比較すれば、強固な締結力を得ることが可能であると考えられる。しかし、上方に向かって広がる溶接形状の特性から、必要な強度を得るためには溶接部を広く確保する必要がある。特許文献６に記載された方法をロータリ圧縮機ではなく、スクロール圧縮機に採用した場合、レーザ溶接形状等の提案などがないため、必要な締結強度を得ることが難しい。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、溶接面積が少なく、且つ、溶接歪が抑制され、締結強度が確保されたスクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
　本発明に係るスクロール圧縮機の製造方法は、密閉容器内に設けられ、台板上にそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するようにかみ合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スクロールの板状渦巻歯の反対側に設けられたボス部に、偏芯軸部を挿入することによって前記揺動スクロールを駆動する主軸と、前記主軸を半径方向に支持する可動フレームを半径方向及び軸方向に支持し、前記密閉容器内に溶接された固定フレームと、を備えたスクロール圧縮機の製造方法において、前記密閉容器の外側から照射されたレーザにより前記固定フレームが前記密閉容器に締結される。
　本発明に係るスクロール圧縮機の製造方法及びスクロール圧縮機によれば、固定フレームと密閉容器とをレーザ溶接により締結するため、溶接面積を小さくし、固定フレームと密閉容器との締結強度を維持し、且つ、溶接歪が生じることを抑制することができる。
本実施の形態に係るスクロール圧縮機の内部を示す内部構成図である。 密閉容器、及び、固定フレームの溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。 図２の溶接部の概略断面図である。 従来例の溶接による溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。 図４の溶接部の概略断面図である。 変形例１に係る溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。 変形例１に係る溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。 変形例２に係る溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。 変形例２に係る溶接部を密閉容器の外側から見たときの概略透過図である。
　実施の形態．
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機は、例えば、コンプライアント機構などの機構が搭載された圧縮機などである。コンプライアント機構とは、固定スクロールと、揺動スクロールと、を有するスクロール圧縮機において、揺動スクロールと共に軸方向に移動可能な可動フレームと、圧縮機の密閉容器に固定された固定フレームとにより構成されるものである。
　始めに、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の内部を示す内部構成図である。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、固定スクロール１、揺動スクロール２、電動機５、可動フレーム３、及び、固定フレーム４を内部部品として備え、鉄などの金属を材料とする密閉容器１０に収容されている。密閉容器１０には、揺動スクロール２の自転を防止するオルダム機構８も設けられている。また、密閉容器１０には、密閉容器１０内に吸入される低圧の冷媒ガスを流通させる吸入管１１と、密閉容器１０内から外部に吐出された高圧の冷媒ガスを流通させる吐出管１２とが取り付けられている。
　固定スクロール１は、外周部において、不図示のボルトにより固定フレーム４に締結されている。固定スクロール１の一方の面は、台板部１ａとなっており、台板部１ａには、板状渦巻歯１ｂが形成されている。また、固定スクロール１の外周部には、ほぼ一直線上に配置された一対のオルダム案内溝１ｃが形成されている。オルダム案内溝１ｃには、オルダム機構８に設けられた一対の固定側キー８ａが往復摺動自在に係合される。
　揺動スクロール２は、固定スクロール１に対して揺動自在に設けられており、主軸６の駆動により旋回する。揺動スクロール２のうち、一方の面は固定スクロール１と対向する台板部２ａとなっており、台板部２ａに固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと同一形状の板状渦巻歯２ｂが形成されている。
　揺動スクロール２の台板部２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面には、中心部に中空円筒状のボス部２ｄが形成されている。また、ボス部２ｄの内側面には、揺動軸受２ｅが設けられている。揺動スクロール２の台板部２ａには、ボス部２ｄ側の表面に設けられたスラスト面２ｆが位置している。揺動スクロール２の台板部２ａのスラスト面２ｆと同じ面の外周部には、ほぼ一直線上に配置された一対のオルダム案内溝２ｃが形成されている。揺動スクロール２のオルダム案内溝２ｃは、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持ち、オルダム機構８に設けられた一対の揺動側キー８ｂが往復摺動自在に係合されている。
　可動フレーム３は、密閉容器１０に対して軸方向に移動可能に設けられており、揺動スクロール２を旋回駆動させる主軸６を半径方向に支持している。可動フレーム３の中心部には、電動機５によって回転駆動される主軸６を半径方向に支持する主軸受３ｃが形成されている。可動フレーム３のスラスト軸受３ａは、揺動スクロール２のスラスト面２ｆと圧接摺動可能に形成されており、スラスト軸受３ａの外側には、オルダム機構環状部８ｃが往復摺動運動する面３ｂが形成されている。
　固定フレーム４は、可動フレーム３を軸方向に移動可能となるように収容している。固定フレーム４の固定スクロール１側の内側面には、上嵌合円筒面４ａが形成されており、可動フレーム３の外周面に形成された上嵌合円筒面３ｅと係合されている。一方、固定フレーム４の電動機５側の内側面には、下嵌合円筒面４ｂが形成されており、可動フレーム３の外周面に形成された下嵌合円筒面３ｆと係合されている。
　主軸６は、揺動スクロール２を旋回させるものであり、揺動スクロール２側端部の揺動軸部６ａにおいて、揺動スクロール２の揺動軸受２ｅと回転自在に係合される。また、揺動軸部６ａの下側には、可動フレーム３の主軸受３ｃと回転自在に係合する主軸部６ｂが形成されている。主軸部６ｂの更に下側には、サブフレーム７の副軸受７ａと回転自在に係合する副軸部６ｃが形成されている。副軸部６ｃと主軸部６ｂとの間には、密閉容器１０に焼嵌られた電動機回転子５ａが配置されている。
　圧縮室１４は、固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂとが互いに噛み合って形成される空間であり、複数形成される。外周には、ガス冷媒を吸入する圧縮室吸入空間１４ａが位置しており、圧縮室吸入空間１４ａから圧縮室最外室１４ｂを介して、中心に位置し、ガス冷媒を圧縮機密閉容器内１０ａへ吐出させる圧縮室最内室１４ｃに到達させる。
　次に、スクロール圧縮機１００の製造方法について説明する。スクロール圧縮機１００の製造においては、内部部品が収容された密閉容器１０に、固定フレーム４、固定スクロール１、電動機５などが締結され、固定される。以下に、固定フレーム４の締結方法について説明する。
　図２は、密閉容器１０、及び、固定フレーム４の溶接部５０を密閉容器１０の外側から見たときの概略透過図である。図２に示すように、スクロール圧縮機１００は、製造過程において、固定フレーム４は、レーザを用いた溶接により、１本の直線状の溶接部５０において密閉容器１０に締結される。この締結においては、まず、密閉容器１０の内部に固定フレーム４の軸方向位置、周方向位置等を調整して配置し、スクロール圧縮機１００の製品完成時の態様になるように位置合わせする。続いて、発振器を用いてレーザを発振させ、集光させたレーザを密閉容器１０の外側から半径方向に向けて照射する。続いて、レーザを軸方向に溶接長分移動させ、軸方向と平行な１本の直線に沿って照射させる。
　図３は、図２の溶接部５０の概略断面図である。図３に示すように、レーザが照射された部位は、密閉容器１０と、固定フレーム４との界面において、それぞれの材料が溶け込んだ領域となっている。レーザを用いた溶接においては、光学系のレンズにより小さな点に集光され、高エネルギー密度になったレーザが熱源として利用される。高エネルギー密度となったレーザは、焦点位置が密閉容器１０と、固定フレーム４との界面付近に調節され、溶接速度が調整される。調整されたレーザは、密閉容器１０の表面に向けて照射され、密閉容器１０と、固定フレーム４との界面において集約されて、密閉容器１０、及び、固定フレーム４を溶融させる。溶融した密閉容器１０と、固定フレーム４との材料が溶け込むことで、密閉容器１０と、固定フレーム４とが接合される。形成された溶接部５０は、密閉容器１０の表面から一定の距離をおいた位置に、均一な厚みで形成される。
　次に、スクロール圧縮機１００の動作について説明する。スクロール圧縮機１００が駆動を開始すると、揺動スクロール２が揺動し、固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂとが互いに噛み合うように組み合わされ、板状渦巻歯１ｂと板状渦巻歯２ｂとにより複数の圧縮室１４が形成される。吸入管１１から流入した低圧の冷媒ガスは、外周の圧縮室吸入空間１４ａから圧縮室最外室１４ｂ内部へ吸入され、中心部へ移行しながら圧力が高められる。そして、ガス冷媒は、中心に形成される圧縮室最内室１４ｃに到達し、高圧となって圧縮室最内室１４ｃから圧縮機密閉容器内１０ａを通り、吐出管１２から流出する。
　このとき、駆動する揺動スクロール２は、揺動により遠心力を生じさせ、固定フレーム４に中心方向の力が作用するが、密閉容器１０と固定フレーム４とは、レーザにより形成された溶接部５０により十分な締結強度で締結されている。固定フレーム４に対して中心方向に向く力は、密閉容器１０から引き離す方向であり、固定フレーム４と密閉容器１０との締結強度が不十分であると密閉容器１０から外れてしまう。しかし、レーザにより固定フレーム４が締結されることで、十分な締結強度で密閉容器１０に締結され、密閉容器１０からはずれることが防止される。
　図４は、従来例の溶接による溶接部５１を密閉容器２０の外側から見たときの概略透過図である。また、図５は、図４の溶接部５１の概略断面図である。図４、及び、図５に示すように、従来例による密閉容器２０と固定フレーム４４との溶接においては、溶接部５１が密閉容器２０の側面方向に広く、且つ、軸の中心方向の深さが浅い部分と深い部分とが形成されている。従来例では、密閉容器２０と固定フレーム４４との溶接に、アークスポット溶接が用いられている。アークスポット溶接では、アーク放電を点状に集中させ、アーク放電の熱を利用して対象物を加熱して溶接部５１を形成している。そのため、点の中心では深い位置の材料が溶融し、点の外周に向かうにつれて溶融する位置が浅くなり、結果として締結強度に不均一が生じる。低いエネルギーでアークを数点発生させれば、密閉容器１０の深さ方向の締結強度の相違が低減されるが、熱を受ける領域が増加し、溶接部５１において熱歪の影響を受けやすくなる。
　これに対し、締結にレーザを用いた方法では、溶接部５０が小さな面積に制限され、一定の深さに形成される。これにより、締結強度を一定に保つことが容易となる上に、溶接面積の増大による熱歪の影響を抑制することができる。なお、周方向の複数箇所にレーザを照射し、溶接部５０を複数形成してもよい。また、例えば、特に応力が集中することが想定される吸入管１１、吐出管１２などの周辺に集中させて形成してもよい。
　溶接部５０の溶接長や溶接幅は、レーザの照射時間、出力などにより調節することができ、所望の溶接強度とすることができる。従って、レーザ溶接時の照射時間、出力、焦点距離、溶接速度等の諸条件は、スクロール圧縮機１００を構成する材料、材料同士の界面位置、必要な溶接強度等に応じて適宜選定すればよい。
　変形例１．
　図６、及び、図７は、変形例１に係る溶接部５２を密閉容器１０の外側から見たときの概略透過図である。図６に示すように、変形例１においては、溶接部５２には、レーザ光が２本の隣接した形状で照射される。この場合には、１本の直線状の照射が完了した後、平行に位置をずらし、同様に、軸方向に平行にもう１本直線状の照射を行なう。これにより、図２の断面図に示した均一な厚さで材料が溶け込んだ領域が２本隣接して形成されることになる。更に、図７のように、溶接部５２は、９０度回転させた溶接部５２ａとして形成してもよい。すなわち、密閉容器１０の周方向に平行な直線状に形成してもよい。図６、及び、図７に示す溶接部５２、５２ａとすることで、溶接部５１よりも溶接強度が向上することになる。このため、例えば、スクロール圧縮機１００が高さ方向に大きくなった場合や、径方向に大きくなった場合にもこの締結方法により密閉容器１０と固定フレーム４とを締結することができる。
　変形例２．
　図８、及び、図９は、変形例２に係る溶接部５３を密閉容器１０の外側から見たときの概略透過図である。図８に示すように、溶接部５３においては、２本の隣接するレーザ光が円形に照射される。また、図９に示すように、溶接部５３として、複数の円形の溶接部５３が位置をずらした状態で２つ設けてもよい。この場合には、密閉容器１０と、固定フレーム４との材料同士が均一に溶け込んだ領域を広く形成させることが可能となる。このような形状の溶接部５３とすることで、全ての方向に対して荷重を受けることが可能となる上、荷重を受ける部分が常に２カ所存在することになるため、より高い締結力が発揮される。
　以上説明した、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、密閉容器１０と、固定フレーム４との締結の際にレーザ溶接が用いられている。そして、溶接部５０において、密閉容器１０と、固定フレーム４との材料が溶け込んだ領域が均一な厚さで形成される。これにより、小さな溶接面積であっても固定フレーム４と密閉容器１０とを十分な強度で締結することができる。また、溶接面積が小さく抑えられるため、溶接歪の影響も抑制することができる。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、密閉容器１０の外周側からレーザが照射され、界面において溶融した材料同士が溶け込むことで強固に締結される。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、密閉容器１０の外周側からレーザが照射され、界面において溶融した材料同士の溶け込みにより締結される。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、密閉容器１０の軸方向に同じ位置に複数の溶接部５２を形成し、締結強度が十分維持される。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、溶接部５２が軸方向と平行な直線状に形成されてもよく、軸方向と直行する方向に形成されてもよく、複数の直線が隣接していてもよい。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法においては、円形の溶接部５３としてもよく、その場合には、全ての方向に対して荷重を受けることが可能となる上、荷重を受ける部分が常に２カ所存在することになるため、より高い締結強度が発揮される。また、２つの円形をずらした位置に形成することで更に高い締結強度が得られる。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法により製造されたスクロール圧縮機は、固定フレーム４が密閉容器１０に十分な強度で締結されるため、固定フレーム４が密閉容器１０から外れてしまうことを防止できる。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法により製造されたスクロール圧縮機は、溶接部５０を密閉容器１０の軸方向に直線状とすることで、密閉容器１０の径方向に作用する応力に対して剛性の高い溶接部が形成される。これにより、組立作業時の熱膨張、運転時の振動などが生じても、締結強度を十分に維持できる。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法により製造されたスクロール圧縮機は、溶接部５０を密閉容器１０の軸方向に直交する周方向の直線状とすることで、密閉容器１０の軸方向に作用する応力に対して剛性の高い溶接部が形成される。これにより、組立作業時の熱膨張、運転時の振動などが生じても、締結強度を十分に維持できる。
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の製造方法により製造されたスクロール圧縮機は、溶接部５０を円形状とすることで、密閉容器１０の軸方向及び径方向に作用する応力に対して剛性の高い溶接部が形成される。これにより、組立作業時の熱膨張、運転時の振動などが生じても、締結強度を十分に維持できる。
　１　固定スクロール、１ａ　台板部、１ｂ　板状渦巻歯、１ｃ　オルダム案内溝、２　揺動スクロール、２ａ　台板部、２ｂ　板状渦巻歯、２ｃ　オルダム案内溝、２ｄ　ボス部、２ｅ　揺動軸受、２ｆ　スラスト面、３　可動フレーム、３ａ　スラスト軸受、３ｂ　面、３ｃ　主軸受、３ｅ　上嵌合円筒面、３ｆ　下嵌合円筒面、４　固定フレーム、４ａ　上嵌合円筒面、４ｂ　下嵌合円筒面、５　電動機、５ａ　電動機回転子、６　主軸、６ａ　揺動軸部、６ｂ　主軸部、６ｃ　副軸部、７　サブフレーム、７ａ　副軸受、８　オルダム機構、８ａ　固定側キー、８ｂ　揺動側キー、８ｃ　オルダム機構環状部、１０、２０　密閉容器、１０ａ　圧縮機密閉容器内、１１　吸入管、１２　吐出管、１４　圧縮室、１４ａ　圧縮室吸入空間、１４ｂ　圧縮室最外室、１４ｃ　圧縮室最内室、４４　固定フレーム、５０、５１、５２、５２ａ、５３　溶接部、１００　スクロール圧縮機。

Claims (11)

  1. 　密閉容器内に設けられ、台板上にそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するようにかみ合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、
    　前記揺動スクロールの板状渦巻歯の反対側に設けられたボス部に、偏芯軸部を挿入することによって前記揺動スクロールを駆動する主軸と、
    　前記主軸を半径方向に支持する可動フレームを半径方向及び軸方向に支持し、前記密閉容器内に溶接された固定フレームと、
    　を備えたスクロール圧縮機の製造方法において、
    　前記密閉容器の外側から照射されたレーザにより前記固定フレームが前記密閉容器に溶接される、
    　スクロール圧縮機の製造方法。
  2. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　前記密閉容器の外周に複数形成され、
    　前記複数の溶接部は、
    　前記密閉容器の軸方向の位置が同一に形成される、
    　請求項１に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  3. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　前記密閉容器を外周側から見て軸方向と平行な直線状に形成される、
    　請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  4. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　前記密閉容器を外周側から見て軸方向と直交する直線状に形成される、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  5. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　複数の直線が隣接した形状に形成される、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  6. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　円形状に形成される、
    　請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  7. 　前記レーザが照射される溶接部は、
    　位置がずれた２つの円形状に形成される、
    　請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
  8. 　密閉容器内に設けられ、台板上にそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するようにかみ合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、
    　前記揺動スクロールの板状渦巻歯の反対側に設けられたボス部に、偏芯軸部を挿入することによって前記揺動スクロールを駆動する主軸と、
    　前記主軸を半径方向に支持する可動フレームを半径方向及び軸方向に支持し、前記密閉容器内に溶接された固定フレームと、を備え、
    　前記固定フレームは、前記密閉容器にレーザ溶接されている、
    　スクロール圧縮機。
  9. 　前記レーザ溶接された溶接部は、
    　前記密閉容器を外周側から見て軸方向と平行な直線状である、
    　請求項８に記載のスクロール圧縮機。
  10. 　前記レーザ溶接された溶接部は、
    　前記密閉容器を外周側から見て軸方向と直交する直線状である、
    　請求項８に記載のスクロール圧縮機。
  11. 　前記レーザ溶接された溶接部は、
    　円形状である、
    　請求項８に記載のスクロール圧縮機。
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