JP4064597B2 - 圧縮機とその組立て方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機構およびそれを駆動軸を介し駆動する電動機を容器に収容した圧縮機およびその組立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧縮機は耐圧容器が用いられ、圧縮機構にはスクロール圧縮機やロータリ圧縮機、レシプロ圧縮機が採用され、電動機は鉄系の固定子や回転子に銅線を巻いた構造のものが採用されている。用途としては主として冷凍サイクル用で、空調、冷蔵、冷凍に好適であって、それぞれのタイプのものがその特性を活かして使用されている。居住空間に関する用途では静音性からスクロールタイプおよびロータリタイプのものが広く使用されている。
【０００３】
圧縮機構および電動機を容器に収容するのに、従来、電動機の固定子が鉄系であるのに対し容器も鉄系である場合、スクロール圧縮機を例にとると、図４に示すように固定子ａと圧縮機構ｂにおける駆動軸ｃの圧縮機構ｂ側の軸受部材ｄを、容器ｅの胴部の内側に嵌め合わせて焼き嵌めするか、溶接して取り付け支持するのが主流になっている。一方、容器ｅがアルミニウムであると、鉄系の固定子ａとは焼き嵌めや溶接が困難な材料関係にあるので、図５、図６に示すようにボルトｆにより軸線方向にボルト止めするのが主流になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振動や無理なく耐久性よく運転できるようにするためには、圧縮機構、電動機、および駆動軸は軸線が揃うなど偏心やこじれなく全体がスムーズに動作できるように位置合わせされる。
【０００５】
しかし、図３の従来構造では、容器ｅの胴部に嵌め合わされるだけで、固定子ａおよび圧縮機構ｂ部の軸線は拘束され、固定子ａ、圧縮機構ｂ部および容器ｅのいずれかの製作誤差やその後の変形などにより心振れが生じていても、これを調整することは困難である。そこで、軸受部材ｄは容器ｅに遊びなく嵌め合わせて固定するが、圧縮機構ｂは容器ｅとの間に遊びを持たせ、固定した軸受部材ｄに対し圧縮機構ｂの部品を当てがって順次に位置合わせしていき、最後にボルト止めしているが、単独でも重い容器ｅ内での作業であることの影響もあって組み上げるのに長い時間が掛かる。
【０００６】
また、図４、図５に示すボルト止め構造では、焼き嵌めや溶接することができない材料関係となるアルミニウムの容器ｅと鉄系の固定子ａや軸受部材ｄとの関係に対し好適であるが、容器ｅに遊びなく嵌め合わせた固定子ａや軸受部材ｄを軸線方向にボルト止めするので、容器ｅの一体部分にボルト止めするのでは図３の場合と同様な問題が生じる。また、図５に示すように圧縮機構ｂがボルトｆを圧縮機構ｂ自体の組み上げ状態への締結と容器ｅへのボルト止めとに共用しているので、その分の部品点数、組み立て工数の低減はあるが、圧縮機構ｂの各構成部材を組み付けながら順次に位置合わせしていき、組み付けおよび位置合わせが終了するのと同時にボルトによる締結および容器ｅへのボルト止めを完了する必要があるので、図３に示す場合よりも難しく熟練を要する作業となってやはり長い時間が掛かる。
【０００８】
本発明の目的は、互いの位置調整が容易で精度よく容易に組み立てられる圧縮機とその組立て方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧縮機およびその組立て方法は、圧縮機構とこの圧縮機構を駆動軸を介し駆動する電動機とを容器に収容した圧縮機を対象としている。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮機は、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機であって、前記固定子と第１の容器分割部分とのボルト止め部は、固定子と第１の容器分割部分との間に設けた軸線に直角な向きのクリアランスにより径方向位置調節可能に構成され、かつ前記固定子が圧縮機構に対する心振れを調節された状態で第１の容器分割部分に固定されてなり、前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とが軸方向にボルト止めされてなることを特徴としている。
【００１１】
このような構成では、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とが、互いの嵌め合わせにより軸線位置を拘束されても、第１の容器分割部分と固定子との間に設けた軸線に直角な向きのクリアランスを利用したボルト止め部での径方向位置調節によって、第１の容器分割部分の側の固定子と第２の容器分割部分の側の圧縮機構、回転子との心振れ調節することができ、１つの容器分割部分に固定子および圧縮機構部の双方が嵌め合わせて固定されている従来の場合のように、双方に心ずれが生じても調整が困難であったり、調節できなかった不便が解消し、圧縮機構に連結される駆動軸が持つ電動機の回転子と固定子との心振れをなくせるので、容易かつ迅速に精度よく組立てることができる。
【００１３】
本発明の圧縮機はスクロールタイプのもので、その圧縮機構部は、固定スクロールと軸受部材とが、旋回スクロールおよび旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を摺動可能に挟持した状態で軸線方向にボルト止めされ、かつこのボルト止めとは別に第２の容器分割部分に軸線方向にボルト止めされている。
【００１４】
このような構成では、圧縮機構部単独で、この圧縮機構を構成する駆動軸の軸受部材に自転防止部材および旋回スクロールといった複雑な動作機構を、軸受部材と固定スクロールとの間で挟持して組み上げた状態で、軸受部材に軸受する駆動軸も装着して利用する外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易かつ迅速にアライメント調整してボルト止めしてユニット化することができ、ユニット化した圧縮機構部はそれ単体で前記ボルト止めとは別に第２の容器分割部分に軸線方向にボルト止めするだけで、精度よい組み上げ状態を保ったまま容易かつ迅速に容器に固定することができる。
【００１７】
以上の発明において、さらに、第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線に直角な方向の遊びなく嵌め合わせた構成では、第１の容器と第２の容器とをボルト止めするときの心合わせを行なうことができ、前記圧縮機構部のユニット化およびクリアランスによる心振れ調節と複合して採用すると、心振れ調節の箇所が徒に増大しないようにしながら圧縮機の全体を精度よく組み立てることができる。
【００２０】
以上のような各特徴は、以下のような組立て方法の発明として捉えても、同様の特長を発揮することができる。
【００２１】
本発明の第１の圧縮機の組立て方法は、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機の製造方法であって、前記固定子と第１の容器分割部分との軸線に直角な方向のクリアランスを利用した位置調節により前記固定子と圧縮機構部との心振れを調節し、前記固定子を第１の容器分割部分に軸線方向にボルト止めし、しかる後に前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とを軸線方向でボルト止めすることを特徴としている。
【００２４】
本発明の第２の圧縮機の組立て方法は、電動機の固定子と圧縮機構とを互いに軸線方向にボルト止めする第１、第２の各容器分割部分に振り分けて軸線方向にボルト止めし、これら第１、第２の各容器分割部分を軸線方向にボルト止めして一体化するのに、固定子の第１の容器分割部分との軸線と直角な向きのクリアランスを利用した位置調節により、第２の容器分割部分にボルト止めされている圧縮機構部との位置調節をし、スクロール圧縮機構部はその駆動軸の軸受部材にスクロール圧縮機構の固定スクロールを軸線方向にボルト止めして軸受部材と固定スクロールとの間に旋回スクロールおよび旋回スクロールと軸受部材との間で旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を挟み込んだ状態で、前記ボルト止めとは別に第２の容器に軸線方向にボルト止めして、圧縮機を組み立てることを特徴としている。
【００２５】
以上の組立て方法において、第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線と直角な方向の遊びなく嵌め合わせて、圧縮機構部と第１の容器分割部分との位置決めを行なうようにすることもできる。
【００２６】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態に係る圧縮機およびその組立て方法について図１、図２を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２８】
本実施の形態は横型でスクロールタイプの圧縮機構をそれを駆動する電動機とともに容器に内蔵した冷凍サイクル用の圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒である。しかし、本発明はこれに限られることはなく、ロータリ式やレシプロ式など各種の圧縮機構をそれを駆動する電動機と組み合わせた各種タイプの圧縮機に適用して有効であるし、縦型のものでもその特徴に変わりはない。
【００２９】
本実施の形態の圧縮機は図１に示すように、容器１内に圧縮機構２とそれを駆動軸としてのクランク軸４により駆動する電動機３が収容されている。クランク軸４はその圧縮機構２側の主軸４ａを容器１内の長手方向の一方側に設けた主軸受部材５に軸受され、反対の端部は容器１内の長手方向の他方側に設けた副軸受部材６に軸受されている。
【００３０】
主軸受部材５には固定スクロール７がボルト止めされ、これら主軸受部材５と固定スクロール７との間に、旋回スクロール８を挟み込んで固定スクロール７に噛み合せスクロール式の圧縮機構２を構成している。旋回スクロール８と主軸受部材５との境界部には旋回スクロール８の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構９が設けられていることにより、クランク軸４の主軸４ａにて旋回スクロール８を偏心駆動することにより旋回スクロール８を円軌道運動させる。このとき、固定スクロール７と旋回スクロール８との境界部に形成している圧縮室１１が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、容器１外に通じた吸入側接続口１２および固定スクロール７の外周部の吸入口穴１３から冷媒を吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒が固定スクロール７の中央部の吐出口１４からリード弁１５を押し開いて容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００３１】
電動機３は主軸受部材５と副軸受部材６との間に位置して、容器１に固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで図１、図２に示すように周方向の空隙を介して対向し合うよう構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはバランスウエイト１６が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール８を安定して円軌道運動させることができる。
【００３２】
クランク軸４の主軸４ａと反対の端部にはポンプ１７が設けられ、容器１の下端部のオイル溜め１８からポンプ１７によってオイル１９を吸入し、クランク軸４を通縦しているオイル供給穴２１を通じて圧縮機構２の各部の軸受部２２や圧縮機構２の各摺動部に供給する。供給後のオイル１９は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部２２を通じ容器１内に流出して滴下し、最終的にオイル溜め１８に回収される。
【００３３】
一方、圧縮機構２から吐出される冷媒ガスは電動機３の側に通されて電動機３を冷却した後、容器１の吐出側接続口２３から容器１外に吐出され冷凍サイクルに供給される。
【００３４】
このように、圧縮機構２からの圧縮冷媒が吐出される容器１は圧力容器であって厚肉構造になり、鉄系であると重くなる。そこで、本実施の形態では軽量化の意味で鉄系に比し比重の小さな軽金属を採用している。軽金属は１つの例としてアルミニウムであり鉄系の場合よりは厚肉になるが軽量化でき有利ではある。しかし、本発明の特徴からは鉄系でもよく、容器１は軽金属に限定するものではない。
【００３５】
容器１は鉄系の固定子３ａとの焼き嵌めができない材料関係にあることに対応して、固定子３ａは容器１の胴部１ａの内面の段差面２５に対しボルト２６により円周上の複数位置を軸線方向にボルト止めして取り付け固定している。しかし、固定子３ａは容器１の胴部１ａとの間に図１、図２に示すように軸線と直角な方向のクリアランスＣが設けられ、胴部１ａとの間で軸線の位置調節ができるようにしてある。
【００３６】
容器１は前記胴部１ａとその両端にボルト２７により円周上の複数位置で軸線方向にボルト止めして取り付けられ固定された鏡板１ｂ、１ｃとの３つの容器分割部分から構成され、主軸受部材５および圧縮機構２がなす圧縮機構部Ａは、そのクランク軸４の主軸受部材５に圧縮機構２をその円周上複数位置で軸線方向にボルト６１によりボルト止めされた状態で、このボルト止めとは別にボルト２８により鏡板１ｂにその円周上複数位置で軸線方向にボルト止めして取り付け固定されている。なお圧縮機構部Ａはその主軸受部材５の部分が鏡板１ｂの内周に遊びなく嵌め合わされて鏡板１ｂとの心振れがないようにされている。
【００３７】
以上のように、電動機３の固定子３ａとクランク軸４の圧縮機構２側の主軸受部材５を含む圧縮機構部Ａとを、互いに軸線方向にボルト止めする２つの容器分割部分である胴部１ａ、鏡板１ｂに振り分けて軸線方向にボルト止めし、これら胴部１ａ、鏡板１ｂを軸線方向にボルト止めして一体化することにより、胴部１ａに固定子３ａが、鏡板１ｂに圧縮機構部Ａがそれぞれ軸線方向にボルト止めされて、互いの嵌め合わせにより軸線位置を拘束されても、胴部１ａと鏡板１ｂとがボルト止めされる部分での軸線に直角な方向の位置調節によって、胴部１ａの側の固定子３ａと鏡板１ｂの側の圧縮機構部Ａとの心振れ調節をして、圧縮機構２に連結されるクランク軸４が持つ電動機３の回転子３ｂと固定子３ａとの心振れをなくせるので、容易かつ迅速に精度よく組立てることができる。
【００３８】
また、胴部１ａ、鏡板１ｂを軸線方向にボルト止めして一体化するのに、固定子３ａの胴部１ａとの前記クリアランスＣを利用した位置調節により、胴部１ａにボルト止めされている固定子３ａと鏡板１ｂにボルト止めされている圧縮機構部Ａとの心振れ調節をすることもでき、心振れ調節の自由度が向上する。
【００３９】
さらに、前記圧縮機構部Ａはそれ単独で、この圧縮機構部Ａを構成する主軸受部材５に自転防止機構９および旋回スクロール８といった複雑な動作機構を、主軸受部材５との間で組み上げて、つまり、主軸受部材５に圧縮機構２の固定スクロール７を軸線方向にボルト止めすることにより、主軸受部材５と固定スクロール７との間に旋回スクロール８および旋回スクロール８と主軸受部材５との間で旋回スクロール８の自転を防止する自転防止機構９を挟み込んだ状態にして、主軸受部材５に軸受するクランク軸４も装着して利用する外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易かつ迅速にアライメント調整して前記ボルト６１によるボルト止めを行なってユニット化することができ、ユニット化した圧縮機構部Ａはそれ単体で前記ボルト２８により鏡板１ｂに軸線方向に別途ボルト止めするだけで、精度よい組み上げ状態を保ったまま容易かつ迅速に容器に固定することができる。
【００４０】
なお、容器１はどのような箇所をどのように分割された容器分割部分どうしであっても、上記のような条件が整う限り同様の作用効果を発揮することができ本発明の範疇に属する。
【００４１】
ところで、圧縮機において、電動機３の重量が１／２〜１／３を占め重量増大の主因となっているのに対応して、本実施の形態では電動機３を中心とした圧縮機の軽量化をも図っている。
【００４２】
これについて述べると、固定子３ａを上記のように容器１にボルト止めするのに、図２に示すように外周の３箇所をボルト止めするようにしている。これにより、従来、４箇所をボルトで止めていたのが１箇所減少するので、その分ボルト２６およびボルト止め用に形成される図１、図２に示すような容器１の胴部１ａおよび固定子３ａの厚肉部１ｄ、３ａ１が少なくなり圧縮機の重量を軽減することができ軽量化するし、部品点数、組み立て工数ともに減少するので低コスト化が図れる。
【００４３】
また、本実施の形態の電動機３が図２に示すように回転子３ｂに永久磁石などによる４極を有した通常のタイプに対し、３箇所のボルト止め位置が複数の極に同時に対向し合うタイミングがなくなり、従来のように４箇所のボルト止め位置が回転子３ｂの４極と同時に対向し合って９０°ごとにある振動の腹と一致し共振する従来の問題が解消する。
【００４４】
さらに、固定子３ａの巻線３１が星型３相巻線であるのに対応して、これを図２に示すように並列巻きにすることにより、最外部の円周方向に並ぶ巻線群３１ａと巻線群３１ａとの境界部３１ｂが３箇所できるので、これに前記ボルト止め位置を図２に示すように対向させて各巻線群３１ａとの干渉を避けられるので、巻線群３１ａとの干渉を避けるためにボルト止め位置を外側に大きく張り出させなくてよく、その分前記厚肉部１ｄ、３ａ１がスリム化して軽量化が図れる。
【００４５】
また、電動機３の固定子３ａおよび回転子３ｂの少なくとも一方に重量を軽減するための、空洞、軸線方向に連続した、あるいは途中で止まる切り欠き、穴の少なくとも１つを円周方向に１つ以上設ける。図１、図２に示す例では固定子３ａの外周の複数箇所に連続した切り欠き４１を設けている。
【００４６】
このような空洞や切り欠き４１、穴は固定子３ａや回転子３ｂが積層構造であることにより、積層する板材に空けた穴の集合により、また空洞は必要に応じ分散して容易に形成することができ、従来の冷凍サイクル用の圧縮機が冷媒を通して電動機を冷却するために固定子や回転子に設けている冷却穴とは目的が異なり、強度や安全、電動機効率など必要条件からの限度一杯まで、冷却穴の場合よりも大きく、あるいは多く設けられるのを利用して、空洞や切り欠き４１、穴の総容積に比例して圧縮機の重量が軽減し軽量化しやすい。冷媒の流れに問題がある場合、これらの切り欠き４１、穴を途中で止まるものとすることができる。また、空洞にするとそのような心配はない。
【００４７】
さらに、このような切り欠き４１や穴４２のすくなくとも一方を、冷媒を膨張型あるいは干渉型などの消音特性を発揮して通す軸線方向の消音通路をなして円周方向に１つ以上設けることもできる。これらにより、重量を軽減する軸線方向の切り欠き４１や穴４２は、干渉型や膨張型などの消音作用を発揮し、従来の冷却用のものに比し大きく、あるいは多く設けられることから、通路面積が大きく変化した、あるいは多数の消音通路５１により、圧縮して吐出される流体の脈動を抑制し消音効果を高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の説明で明らかなように、固定子と圧縮機構部とが個別にボルト止めされる第１、第２の各容器分割部分どうしのボルト止め部や、固定子とそれをボルト止めする容器分割部分との間のクリアランスなどによる位置の自由度を利用した位置調節によって、固定子および圧縮機構部双方に心振れが生じても調整が容易かつ迅速に行なえ、精度よく容易かつ迅速に組み立てられ、低コスト化が図れる。
【００５３】
また、スクロールタイプの圧縮機構部が駆動軸の軸受部材に自転防止部材および旋回スクロールといった複雑な動作機構を、軸受部材との間で、軸受部材に軸受する駆動軸も装着して利用した外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易にアライメント調整して組み上げてユニット化でき、ユニット化した圧縮機構部は容器に軸線方向に単独にボルト止めするだけでよいので、精度よく容易かつ迅速に組み立てることができ、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る圧縮機を示す断面図
【図２】 図１の圧縮機に収容された電動機の固定子を示す巻線を模式化した状態の端面図
【図３】 圧縮機の従来例を示す断面図
【図４】 圧縮機の別の従来例の電動機と容器との取り付け部を示す断面図
【図５】 図４の圧縮機のスクロールタイプの圧縮機と容器との取り付け部を示す断面図
【符号の説明】
１ 容器
１ａ 胴部
１ｂ、１ｃ 鏡板
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
５ 主軸受部材
７ 固定スクロール
８ 旋回スクロール
９ 自転防止機構
２５ 段差面
２６、２７、２８ ボルト
Ａ 圧縮機構部
Ｃ クリアランス
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機構およびそれを駆動軸を介し駆動する電動機を容器に収容した圧縮機およびその組立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧縮機は耐圧容器が用いられ、圧縮機構にはスクロール圧縮機やロータリ圧縮機、レシプロ圧縮機が採用され、電動機は鉄系の固定子や回転子に銅線を巻いた構造のものが採用されている。用途としては主として冷凍サイクル用で、空調、冷蔵、冷凍に好適であって、それぞれのタイプのものがその特性を活かして使用されている。居住空間に関する用途では静音性からスクロールタイプおよびロータリタイプのものが広く使用されている。
【０００３】
圧縮機構および電動機を容器に収容するのに、従来、電動機の固定子が鉄系であるのに対し容器も鉄系である場合、スクロール圧縮機を例にとると、図４に示すように固定子ａと圧縮機構ｂにおける駆動軸ｃの圧縮機構ｂ側の軸受部材ｄを、容器ｅの胴部の内側に嵌め合わせて焼き嵌めするか、溶接して取り付け支持するのが主流になっている。一方、容器ｅがアルミニウムであると、鉄系の固定子ａとは焼き嵌めや溶接が困難な材料関係にあるので、図５、図６に示すようにボルトｆにより軸線方向にボルト止めするのが主流になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振動や無理なく耐久性よく運転できるようにするためには、圧縮機構、電動機、および駆動軸は軸線が揃うなど偏心やこじれなく全体がスムーズに動作できるように位置合わせされる。
【０００５】
しかし、図３の従来構造では、容器ｅの胴部に嵌め合わされるだけで、固定子ａおよび圧縮機構ｂ部の軸線は拘束され、固定子ａ、圧縮機構ｂ部および容器ｅのいずれかの製作誤差やその後の変形などにより心振れが生じていても、これを調整することは困難である。そこで、軸受部材ｄは容器ｅに遊びなく嵌め合わせて固定するが、圧縮機構ｂは容器ｅとの間に遊びを持たせ、固定した軸受部材ｄに対し圧縮機構ｂの部品を当てがって順次に位置合わせしていき、最後にボルト止めしているが、単独でも重い容器ｅ内での作業であることの影響もあって組み上げるのに長い時間が掛かる。
【０００６】
また、図４、図５に示すボルト止め構造では、焼き嵌めや溶接することができない材料関係となるアルミニウムの容器ｅと鉄系の固定子ａや軸受部材ｄとの関係に対し好適であるが、容器ｅに遊びなく嵌め合わせた固定子ａや軸受部材ｄを軸線方向にボルト止めするので、容器ｅの一体部分にボルト止めするのでは図３の場合と同様な問題が生じる。また、図５に示すように圧縮機構ｂがボルトｆを圧縮機構ｂ自体の組み上げ状態への締結と容器ｅへのボルト止めとに共用しているので、その分の部品点数、組み立て工数の低減はあるが、圧縮機構ｂの各構成部材を組み付けながら順次に位置合わせしていき、組み付けおよび位置合わせが終了するのと同時にボルトによる締結および容器ｅへのボルト止めを完了する必要があるので、図３に示す場合よりも難しく熟練を要する作業となってやはり長い時間が掛かる。
【０００８】
本発明の目的は、互いの位置調整が容易で精度よく容易に組み立てられる圧縮機とその組立て方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧縮機およびその組立て方法は、圧縮機構とこの圧縮機構を駆動軸を介し駆動する電動機とを容器に収容した圧縮機を対象としている。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮機は、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機であって、前記固定子と第１の容器分割部分とのボルト止め部は、固定子と第１の容器分割部分との間に設けた軸線に直角な向きのクリアランスにより径方向位置調節可能に構成され、かつ前記固定子が圧縮機構に対する心振れを調節された状態で第１の容器分割部分に固定されてなり、前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とが軸方向にボルト止めされてなることを特徴としている。
【００１１】
このような構成では、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とが、互いの嵌め合わせにより軸線位置を拘束されても、第１の容器分割部分と固定子との間に設けた軸線に直角な向きのクリアランスを利用したボルト止め部での径方向位置調節によって、第１の容器分割部分の側の固定子と第２の容器分割部分の側の圧縮機構、回転子との心振れ調節することができ、１つの容器分割部分に固定子および圧縮機構部の双方が嵌め合わせて固定されている従来の場合のように、双方に心ずれが生じても調整が困難であったり、調節できなかった不便が解消し、圧縮機構に連結される駆動軸が持つ電動機の回転子と固定子との心振れをなくせるので、容易かつ迅速に精度よく組立てることができる。
【００１３】
本発明の圧縮機はスクロールタイプのもので、その圧縮機構部は、固定スクロールと軸受部材とが、旋回スクロールおよび旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を摺動可能に挟持した状態で軸線方向にボルト止めされ、かつこのボルト止めとは別に第２の容器分割部分に軸線方向にボルト止めされている。
【００１４】
このような構成では、圧縮機構部単独で、この圧縮機構を構成する駆動軸の軸受部材に自転防止部材および旋回スクロールといった複雑な動作機構を、軸受部材と固定スクロールとの間で挟持して組み上げた状態で、軸受部材に軸受する駆動軸も装着して利用する外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易かつ迅速にアライメント調整してボルト止めしてユニット化することができ、ユニット化した圧縮機構部はそれ単体で前記ボルト止めとは別に第２の容器分割部分に軸線方向にボルト止めするだけで、精度よい組み上げ状態を保ったまま容易かつ迅速に容器に固定することができる。
【００１７】
以上の発明において、さらに、第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線に直角な方向の遊びなく嵌め合わせた構成では、第１の容器と第２の容器とをボルト止めするときの心合わせを行なうことができ、前記圧縮機構部のユニット化およびクリアランスによる心振れ調節と複合して採用すると、心振れ調節の箇所が徒に増大しないようにしながら圧縮機の全体を精度よく組み立てることができる。
【００２０】
以上のような各特徴は、以下のような組立て方法の発明として捉えても、同様の特長を発揮することができる。
【００２１】
本発明の第１の圧縮機の組立て方法は、回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機の製造方法であって、前記固定子と第１の容器分割部分との軸線に直角な方向のクリアランスを利用した位置調節により前記固定子と圧縮機構部との心振れを調節し、前記固定子を第１の容器分割部分に軸線方向にボルト止めし、しかる後に前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とを軸線方向でボルト止めすることを特徴としている。
【００２４】
本発明の第２の圧縮機の組立て方法は、電動機の固定子と圧縮機構とを互いに軸線方向にボルト止めする第１、第２の各容器分割部分に振り分けて軸線方向にボルト止めし、これら第１、第２の各容器分割部分を軸線方向にボルト止めして一体化するのに、固定子の第１の容器分割部分との軸線と直角な向きのクリアランスを利用した位置調節により、第２の容器分割部分にボルト止めされている圧縮機構部との位置調節をし、スクロール圧縮機構部はその駆動軸の軸受部材にスクロール圧縮機構の固定スクロールを軸線方向にボルト止めして軸受部材と固定スクロールとの間に旋回スクロールおよび旋回スクロールと軸受部材との間で旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を挟み込んだ状態で、前記ボルト止めとは別に第２の容器に軸線方向にボルト止めして、圧縮機を組み立てることを特徴としている。
【００２５】
以上の組立て方法において、第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線と直角な方向の遊びなく嵌め合わせて、圧縮機構部と第１の容器分割部分との位置決めを行なうようにすることもできる。
【００２６】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態に係る圧縮機およびその組立て方法について図１、図２を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２８】
本実施の形態は横型でスクロールタイプの圧縮機構をそれを駆動する電動機とともに容器に内蔵した冷凍サイクル用の圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒である。しかし、本発明はこれに限られることはなく、ロータリ式やレシプロ式など各種の圧縮機構をそれを駆動する電動機と組み合わせた各種タイプの圧縮機に適用して有効であるし、縦型のものでもその特徴に変わりはない。
【００２９】
本実施の形態の圧縮機は図１に示すように、容器１内に圧縮機構２とそれを駆動軸としてのクランク軸４により駆動する電動機３が収容されている。クランク軸４はその圧縮機構２側の主軸４ａを容器１内の長手方向の一方側に設けた主軸受部材５に軸受され、反対の端部は容器１内の長手方向の他方側に設けた副軸受部材６に軸受されている。
【００３０】
主軸受部材５には固定スクロール７がボルト止めされ、これら主軸受部材５と固定スクロール７との間に、旋回スクロール８を挟み込んで固定スクロール７に噛み合せスクロール式の圧縮機構２を構成している。旋回スクロール８と主軸受部材５との境界部には旋回スクロール８の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構９が設けられていることにより、クランク軸４の主軸４ａにて旋回スクロール８を偏心駆動することにより旋回スクロール８を円軌道運動させる。このとき、固定スクロール７と旋回スクロール８との境界部に形成している圧縮室１１が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、容器１外に通じた吸入側接続口１２および固定スクロール７の外周部の吸入口穴１３から冷媒を吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒が固定スクロール７の中央部の吐出口１４からリード弁１５を押し開いて容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００３１】
電動機３は主軸受部材５と副軸受部材６との間に位置して、容器１に固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで図１、図２に示すように周方向の空隙を介して対向し合うよう構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはバランスウエイト１６が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール８を安定して円軌道運動させることができる。
【００３２】
クランク軸４の主軸４ａと反対の端部にはポンプ１７が設けられ、容器１の下端部のオイル溜め１８からポンプ１７によってオイル１９を吸入し、クランク軸４を通縦しているオイル供給穴２１を通じて圧縮機構２の各部の軸受部２２や圧縮機構２の各摺動部に供給する。供給後のオイル１９は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部２２を通じ容器１内に流出して滴下し、最終的にオイル溜め１８に回収される。
【００３３】
一方、圧縮機構２から吐出される冷媒ガスは電動機３の側に通されて電動機３を冷却した後、容器１の吐出側接続口２３から容器１外に吐出され冷凍サイクルに供給される。
【００３４】
このように、圧縮機構２からの圧縮冷媒が吐出される容器１は圧力容器であって厚肉構造になり、鉄系であると重くなる。そこで、本実施の形態では軽量化の意味で鉄系に比し比重の小さな軽金属を採用している。軽金属は１つの例としてアルミニウムであり鉄系の場合よりは厚肉になるが軽量化でき有利ではある。しかし、本発明の特徴からは鉄系でもよく、容器１は軽金属に限定するものではない。
【００３５】
容器１は鉄系の固定子３ａとの焼き嵌めができない材料関係にあることに対応して、固定子３ａは容器１の胴部１ａの内面の段差面２５に対しボルト２６により円周上の複数位置を軸線方向にボルト止めして取り付け固定している。しかし、固定子３ａは容器１の胴部１ａとの間に図１、図２に示すように軸線と直角な方向のクリアランスＣが設けられ、胴部１ａとの間で軸線の位置調節ができるようにしてある。
【００３６】
容器１は前記胴部１ａとその両端にボルト２７により円周上の複数位置で軸線方向にボルト止めして取り付けられ固定された鏡板１ｂ、１ｃとの３つの容器分割部分から構成され、主軸受部材５および圧縮機構２がなす圧縮機構部Ａは、そのクランク軸４の主軸受部材５に圧縮機構２をその円周上複数位置で軸線方向にボルト６１によりボルト止めされた状態で、このボルト止めとは別にボルト２８により鏡板１ｂにその円周上複数位置で軸線方向にボルト止めして取り付け固定されている。なお圧縮機構部Ａはその主軸受部材５の部分が鏡板１ｂの内周に遊びなく嵌め合わされて鏡板１ｂとの心振れがないようにされている。
【００３７】
以上のように、電動機３の固定子３ａとクランク軸４の圧縮機構２側の主軸受部材５を含む圧縮機構部Ａとを、互いに軸線方向にボルト止めする２つの容器分割部分である胴部１ａ、鏡板１ｂに振り分けて軸線方向にボルト止めし、これら胴部１ａ、鏡板１ｂを軸線方向にボルト止めして一体化することにより、胴部１ａに固定子３ａが、鏡板１ｂに圧縮機構部Ａがそれぞれ軸線方向にボルト止めされて、互いの嵌め合わせにより軸線位置を拘束されても、胴部１ａと鏡板１ｂとがボルト止めされる部分での軸線に直角な方向の位置調節によって、胴部１ａの側の固定子３ａと鏡板１ｂの側の圧縮機構部Ａとの心振れ調節をして、圧縮機構２に連結されるクランク軸４が持つ電動機３の回転子３ｂと固定子３ａとの心振れをなくせるので、容易かつ迅速に精度よく組立てることができる。
【００３８】
また、胴部１ａ、鏡板１ｂを軸線方向にボルト止めして一体化するのに、固定子３ａの胴部１ａとの前記クリアランスＣを利用した位置調節により、胴部１ａにボルト止めされている固定子３ａと鏡板１ｂにボルト止めされている圧縮機構部Ａとの心振れ調節をすることもでき、心振れ調節の自由度が向上する。
【００３９】
さらに、前記圧縮機構部Ａはそれ単独で、この圧縮機構部Ａを構成する主軸受部材５に自転防止機構９および旋回スクロール８といった複雑な動作機構を、主軸受部材５との間で組み上げて、つまり、主軸受部材５に圧縮機構２の固定スクロール７を軸線方向にボルト止めすることにより、主軸受部材５と固定スクロール７との間に旋回スクロール８および旋回スクロール８と主軸受部材５との間で旋回スクロール８の自転を防止する自転防止機構９を挟み込んだ状態にして、主軸受部材５に軸受するクランク軸４も装着して利用する外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易かつ迅速にアライメント調整して前記ボルト６１によるボルト止めを行なってユニット化することができ、ユニット化した圧縮機構部Ａはそれ単体で前記ボルト２８により鏡板１ｂに軸線方向に別途ボルト止めするだけで、精度よい組み上げ状態を保ったまま容易かつ迅速に容器に固定することができる。
【００４０】
なお、容器１はどのような箇所をどのように分割された容器分割部分どうしであっても、上記のような条件が整う限り同様の作用効果を発揮することができ本発明の範疇に属する。
【００４１】
ところで、圧縮機において、電動機３の重量が１／２〜１／３を占め重量増大の主因となっているのに対応して、本実施の形態では電動機３を中心とした圧縮機の軽量化をも図っている。
【００４２】
これについて述べると、固定子３ａを上記のように容器１にボルト止めするのに、図２に示すように外周の３箇所をボルト止めするようにしている。これにより、従来、４箇所をボルトで止めていたのが１箇所減少するので、その分ボルト２６およびボルト止め用に形成される図１、図２に示すような容器１の胴部１ａおよび固定子３ａの厚肉部１ｄ、３ａ１が少なくなり圧縮機の重量を軽減することができ軽量化するし、部品点数、組み立て工数ともに減少するので低コスト化が図れる。
【００４３】
また、本実施の形態の電動機３が図２に示すように回転子３ｂに永久磁石などによる４極を有した通常のタイプに対し、３箇所のボルト止め位置が複数の極に同時に対向し合うタイミングがなくなり、従来のように４箇所のボルト止め位置が回転子３ｂの４極と同時に対向し合って９０°ごとにある振動の腹と一致し共振する従来の問題が解消する。
【００４４】
さらに、固定子３ａの巻線３１が星型３相巻線であるのに対応して、これを図２に示すように並列巻きにすることにより、最外部の円周方向に並ぶ巻線群３１ａと巻線群３１ａとの境界部３１ｂが３箇所できるので、これに前記ボルト止め位置を図２に示すように対向させて各巻線群３１ａとの干渉を避けられるので、巻線群３１ａとの干渉を避けるためにボルト止め位置を外側に大きく張り出させなくてよく、その分前記厚肉部１ｄ、３ａ１がスリム化して軽量化が図れる。
【００４５】
また、電動機３の固定子３ａおよび回転子３ｂの少なくとも一方に重量を軽減するための、空洞、軸線方向に連続した、あるいは途中で止まる切り欠き、穴の少なくとも１つを円周方向に１つ以上設ける。図１、図２に示す例では固定子３ａの外周の複数箇所に連続した切り欠き４１を設けている。
【００４６】
このような空洞や切り欠き４１、穴は固定子３ａや回転子３ｂが積層構造であることにより、積層する板材に空けた穴の集合により、また空洞は必要に応じ分散して容易に形成することができ、従来の冷凍サイクル用の圧縮機が冷媒を通して電動機を冷却するために固定子や回転子に設けている冷却穴とは目的が異なり、強度や安全、電動機効率など必要条件からの限度一杯まで、冷却穴の場合よりも大きく、あるいは多く設けられるのを利用して、空洞や切り欠き４１、穴の総容積に比例して圧縮機の重量が軽減し軽量化しやすい。冷媒の流れに問題がある場合、これらの切り欠き４１、穴を途中で止まるものとすることができる。また、空洞にするとそのような心配はない。
【００４７】
さらに、このような切り欠き４１や穴４２のすくなくとも一方を、冷媒を膨張型あるいは干渉型などの消音特性を発揮して通す軸線方向の消音通路をなして円周方向に１つ以上設けることもできる。これらにより、重量を軽減する軸線方向の切り欠き４１や穴４２は、干渉型や膨張型などの消音作用を発揮し、従来の冷却用のものに比し大きく、あるいは多く設けられることから、通路面積が大きく変化した、あるいは多数の消音通路５１により、圧縮して吐出される流体の脈動を抑制し消音効果を高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の説明で明らかなように、固定子と圧縮機構部とが個別にボルト止めされる第１、第２の各容器分割部分どうしのボルト止め部や、固定子とそれをボルト止めする容器分割部分との間のクリアランスなどによる位置の自由度を利用した位置調節によって、固定子および圧縮機構部双方に心振れが生じても調整が容易かつ迅速に行なえ、精度よく容易かつ迅速に組み立てられ、低コスト化が図れる。
【００５３】
また、スクロールタイプの圧縮機構部が駆動軸の軸受部材に自転防止部材および旋回スクロールといった複雑な動作機構を、軸受部材との間で、軸受部材に軸受する駆動軸も装着して利用した外部入力との関係も含め、所定の位置関係に容易にアライメント調整して組み上げてユニット化でき、ユニット化した圧縮機構部は容器に軸線方向に単独にボルト止めするだけでよいので、精度よく容易かつ迅速に組み立てることができ、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る圧縮機を示す断面図
【図２】 図１の圧縮機に収容された電動機の固定子を示す巻線を模式化した状態の端面図
【図３】 圧縮機の従来例を示す断面図
【図４】 圧縮機の別の従来例の電動機と容器との取り付け部を示す断面図
【図５】 図４の圧縮機のスクロールタイプの圧縮機と容器との取り付け部を示す断面図
【符号の説明】
１ 容器
１ａ 胴部
１ｂ、１ｃ 鏡板
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
５ 主軸受部材
７ 固定スクロール
８ 旋回スクロール
９ 自転防止機構
２５ 段差面
２６、２７、２８ ボルト
Ａ 圧縮機構部
Ｃ クリアランス
Claims (7)
- 回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機であって、
前記固定子と第１の容器分割部分とのボルト止め部は、固定子と第１の容器分割部分との間に設けた軸線に直角な向きのクリアランスにより径方向位置調節可能に構成され、かつ前記固定子が圧縮機構に対する心振れを調節された状態で第１の容器分割部分に固定されてなり、
前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とが軸方向にボルト止めされてなる圧縮機。 - 圧縮機構部がスクロール圧縮機構である請求項１記載の圧縮機。
- 圧縮機構部は、固定スクロールと軸受部材とが、旋回スクロールおよび旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を摺動可能に挟持した状態で軸線方向にボルト止めされ、かつこのボルト止めとは別に第２の容器分割部分に軸線方向にボルト止めされてなる請求項２記載の圧縮機。
- 第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線と直角な方向の遊びなく嵌め合わせた請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
- 回転子と固定子が周方向の空隙を介し対向する電動機の固定子を、軸線方向でボルト止め収納した第１の容器分割部分と、前記回転子に連結された駆動軸により駆動される圧縮機構部を固定収納した第２の容器分割部分とを有する圧縮機の組立て方法であって、
前記固定子と第１の容器分割部分との軸線に直角な方向のクリアランスを利用した位置調節により前記固定子と圧縮機構部との心振れを調節し、前記固定子を第１の容器分割部分に軸線方向にボルト止めし、しかる後に前記第１の容器分割部分と第２の容器分割部分とを軸線方向でボルト止めする圧縮機の組立て方法。 - スクロールタイプの圧縮機構とこの圧縮機構を駆動軸を介し駆動する電動機とを容器に収容した圧縮機の組立て方法であって、
電動機の固定子と圧縮機構とを互いに軸線方向にボルト止めする第１、第２の各容器分割部分に振り分けて軸線方向にボルト止めし、
これら第１、第２の各容器分割部分を軸線方向にボルト止めして一体化するのに、
固定子の第１の容器分割部分との軸線に直角な向きのクリアランスを利用した位置調節により、第２の容器分割部分にボルト止めされている圧縮機構部との心振れの調節をし、
圧縮機構部は、その駆動軸の軸受部材にスクロール圧縮機構の固定スクロールを軸線方向にボルト止めして軸受部材と固定スクロールとの間に旋回スクロールおよび旋回スクロールと軸受部材との間の旋回スクロールの自転を防止する自転防止部材を挟み込んだ状態で、前記ボルト止めとは別に第２の容器に軸線方向にボルト止めして、圧縮機を組み立てる
ことを特徴とする圧縮機の組立て方法。 - 第２の容器分割部分から突出する圧縮機構部を第１の容器分割部分に軸線と直角な方向の遊びなく嵌め合わせて、圧縮機構部と第１の容器分割部分との位置決めを行なう請求項５または６に記載の圧縮機の組立て方法。
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