(57)【要約】【課題】容器内固定部材に生じる歪みを極力少なくしつつ、容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定可能な流体機械及びその製造方法を提供する。【解決手段】主軸フレーム(１８)及び圧縮ユニット（３０）の少なくとも一方の外周部適所に凹部(８０)を設け、その凹部に対向する胴部(４)の外周を周回する転造ローラ(９２)により押圧し塑性変形させて胴部に凸部を形成し、当該凸部を上記凹部に嵌合させ、主軸フレームと胴部とを固定させる。【選択図】図１
2010101193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴部、及び該胴部の上側に形成される吐出室、並びに前記胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、前記胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、
前記胴部内を延び、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
前記胴部内に収容され、前記回転軸を通電により駆動させる電動機と、
該電動機の上側にて前記胴部内に収容され、前記回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、
該圧縮ユニットと前記電動機との間に配設され、前記圧縮ユニットを固定するとともに、前記軸受けを介して前記回転軸を支持する主軸フレームとを備え、
前記圧縮ユニット及び該主軸フレームの少なくともいずれか一方を前記胴部に固定してなる流体機械において、
前記圧縮ユニット及び前記主軸フレームの少なくともいずれか一方の外周上に周方向で凹部を形成し、
前記胴部の前記凹部に対向する部分を前記胴部の外周上を周回する転造ローラにより内方に押圧し突出させて凸部を形成し、該凸部と前記凹部とを嵌合させてなることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記凹部を周方向に全周に亘り連続的に形成し、前記凸部を前記転造ローラにより全周に亘り連続的に形成してなることを特徴とする、請求項１記載の流体機械。
【請求項３】
前記凹部を周方向に間隔をあけて断続的に複数形成し、前記凸部を前記転造ローラにより該凹部に対向して断続的に複数形成してなることを特徴とする、請求項１記載の流体機械。
【請求項４】
筒状の胴部、及び該胴部の上側に形成される吐出室、並びに前記胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、前記胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、前記胴部内を延び、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、前記胴部内に収容され、前記回転軸を通電により駆動させる電動機と、該電動機の上側にて前記胴部内に収容され、前記回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、該圧縮ユニットと前記電動機との間に配設され、前記圧縮ユニットを固定するとともに、前記軸受けを介して前記回転軸を支持する主軸フレームとを備え、前記圧縮ユニット及び該主軸フレームの少なくともいずれか一方を前記胴部に固定する流体機械の製造方法において、
前記圧縮ユニット及び前記主軸フレームの少なくともいずれか一方の外周上に周方向で凹部を形成する第１工程と、
前記圧縮ユニット及び前記主軸フレームを前記密閉容器内に配設する第２工程と、
前記凹部に対向する部分を前記胴部の外周上を周回する転造ローラにより内方に押圧し突出させて凸部を形成し、該凸部と前記凹部とを嵌合させる第３工程と
を含んでなることを特徴とする流体機械の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程では前記凹部を周方向に全周に亘り連続的に形成し、前記第３工程では前記凸部を前記転造ローラにより全周に亘り連続的に形成してなることを特徴とする、請求項４記載の流体機械の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程では前記凹部を周方向に間隔をあけて断続的に複数形成し、前記第３工程では前記凸部を前記転造ローラにより該凹部に対向して断続的に複数形成してなることを特徴とする、請求項４記載の流体機械の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械及びその製造方法に係り、詳しくは、密閉容器への容器内固定部材の固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体機械には、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットが密閉容器内に備えられている。詳しくは、例えばスクロール型流体機械の場合、圧縮ユニットとしてのスクロールユニットは互いに噛み合う固定及び可動の各スクロールを備えており、固定スクロールは、主軸フレームを介して密閉容器に固定されている一方、可動スクロールは、背面にボスが形成され、このボスには主軸フレームに支持された回転軸と一体形成されたクランクピンが連結されている。
【０００３】
ここで、固定スクロールや主軸フレーム等の容器内固定部材は、密閉容器に精度良く十分に固定されていることが必要であり、そのための固定方法としてタック溶接を用いることが多い。
また、例えばスクロール圧縮機において、主軸フレームを溶接によりハウジングに固定する場合に、溶接スパッタ等による異物混入や冷媒リークを防止するため、主軸フレームにダイスを形成し、当該ダイスに対しハウジング側面をポンチで内方に押圧し突出させて嵌合させる嵌合部を設けた構成が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１２８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記タック溶接による容器内固定部材と密閉容器との固定方法では、溶接による熱が被固定要素である容器内固定部材まで伝播し、容器内固定部材の嵌合部周辺に歪みが生じるという問題があった。
また、上記特許文献１には、押圧により嵌合部を設ける場合に、押し付け前に所定部分を局所的に加熱すると押付力や固定時の歪みを低減できるとあるが、かかる構成では、それでもなお、押付される箇所と押付されない箇所とがあるため固定部周辺に歪みが生じ易く、さらには押付される箇所が少ないために、主軸フレームの芯出しをうまくすることができず、流体機械の性能の安定化を図ることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、容器内固定部材に生じる歪みを極力少なくしつつ、容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定可能な流体機械及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成すべく、請求項１記載の流体機械は、筒状の胴部、及び該胴部の上側に形成される吐出室、並びに前記胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、前記胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、前記胴部内を延び、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、前記胴部内に収容され、前記回転軸を通電により駆動させる電動機と、該電動機の上側にて前記胴部内に収容され、前記回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、該圧縮ユニットと前記電動機との間に配設され、前記圧縮ユニットを固定するとともに、前記軸受けを介して前記回転軸を支持する主軸フレームと、該主軸フレーム又は前記圧縮ユニットは前記胴部の適所にて固定される流体機械において、前記圧縮ユニット又は前記主軸フレームの外周上に形成される凹部を有し、該凹部に対向する前記胴部の外周上を周回しながら押圧する転造ローラにより、前記胴部と前記凹部とが嵌合されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の流体機械では、請求項１記載の流体機械において、前記凹部は、圧縮ユニット又は主軸フレームの同円周上に間隔をあけて複数形成されることを特徴とする。
請求項３記載の流体機械では、請求項１又は２記載の流体機械において、前記胴部の外側面は、ローレット加工を施されることを特徴とする。
請求項４記載の流体機械の製造方法では、前記胴部の適所にて前記圧縮ユニット又は前記主軸フレームのいずれかと固定される流体機械において、前記圧縮ユニット又は前記主軸フレームの外周上に凹部を設ける工程と、前記圧縮ユニット及び前記主軸フレームを前記密閉容器内に配設する工程と、前記凹部に対向する前記胴部の外周上を周回する前記転造ローラにより押圧し、前記胴部と前記凹部とが嵌合される工程とを含んで製造されることを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の流体機械の製造方法では、請求項４記載の流体機械の製造方法において、前記凹部は、前記圧縮ユニット又は前記主軸フレームの同円周上に間隔をあけて複数形成する工程を含んだことを特徴とする。
請求項６記載の流体機械の製造方法では、請求項４または５記載の流体機械の製造方法において、前記胴部の外側面にローレット加工を施す工程を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の流体機械によれば、圧縮ユニット及び主軸フレームの少なくともいずれか一方の外周上に周方向で形成された凹部に対向する部分を胴部の外周上を周回する転造ローラにより内方に押圧しながら塑性変形により突出させて凸部を形成し、当該凸部と凹部とを嵌合させるようにしたので、溶接で固定する際のように圧縮ユニットや主軸フレームの固定部周辺が加熱されることなく、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材に生じる歪み変形を極小としつつ、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く固定するようにでき、流体機械の性能の安定化を図ることができる。
【００１０】
請求項２記載の流体機械によれば、凹部を周方向に全周に亘り連続的に形成し、凸部を転造ローラにより全周に亘り連続的に形成するので、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定するようにできる。
請求項３記載の流体機械によれば、凹部を周方向に間隔をあけて断続的に複数形成し、凸部を転造ローラにより該凹部に対向して断続的に複数形成するので、凹部や凸部の加工部分を少なくしつつ、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定するようにできる。
【００１１】
請求項４記載の流体機械の製造方法によれば、圧縮ユニット及び主軸フレームの少なくともいずれか一方の外周上に周方向で凹部を形成する第１工程と、圧縮ユニット及び主軸フレームを密閉容器内に配設する第２工程と、凹部に対向する部分を胴部の外周上を周回する転造ローラにより内方に押圧し突出させて凸部を形成し、該凸部と凹部とを嵌合させる第３工程とを含むようにしたので、溶接を行う工程はなく、故に圧縮ユニットや主軸フレームの固定部周辺が加熱されることがなく、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材に生じる歪み変形を極小としつつ、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く固定するようにでき、流体機械の性能の安定化を図ることができる。
【００１２】
請求項５記載の流体機械の製造方法によれば、第１工程では凹部を周方向に全周に亘り連続的に形成し、第３工程では凸部を転造ローラにより全周に亘り連続的に形成するので、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定するようにできる。
請求項６記載の流体機械の製造方法によれば、第１工程では凹部を周方向に間隔をあけて断続的に複数形成し、第３工程では凸部を転造ローラにより該凹部に対向して断続的に複数形成するので、凹部や凸部の加工部分を少なくしつつ、圧縮ユニットや主軸フレーム等の容器内固定部材を密閉容器に精度良く十分に固定するようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面による本発明の一実施例について説明する。
図１は、本発明に係る密閉型圧縮機の縦断面図を示す。
この圧縮機１は、冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる縦置きタイプのスクロール型流体機械である。この回路は、作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１４】
この圧縮機１はハウジング（密閉容器）２を備えており、ハウジング２の胴部４は、その上側及び下側が上蓋６及び下蓋８によってそれぞれ気密に嵌合されており、胴部４の内部が密閉され、高圧の吐出圧が作用している。また、胴部４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、上蓋６の適宜位置にはハウジング２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１５】
胴部４内には電気モータ（電動機、以下、モータ）１４が収容され、このモータ１４内には回転軸１６が配置されており、回転軸１６はモータ１４への通電によって駆動される。また、回転軸１６の上端側は軸受１７を介して主軸フレーム（容器内固定部材）１８に回転自在に支持されている。
一方、回転軸１６の下端側は軸受２０を介して副軸フレーム２２に回転自在に支持されている。また、回転軸１６の下端側にはオイルポンプ２４が装着されており、ポンプ２４は下蓋８の内側、すなわちハウジング２の底部に形成された貯蓄室２６内の潤滑油Lを吸引する。この潤滑油Lは、回転軸１６の内部に軸線方向に沿って穿設される給油路２８を経て各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに摺動面のシールとして機能する。
【００１６】
なお、貯油室２６の潤滑油Ｌの油面には冷媒の吐出圧が作用しており、この冷媒の吐出圧が潤滑油Ｌの油面に作用することも給油路２８における潤滑油Ｌの上昇に寄与する。これにより、給油路２８の出口においては冷媒の吐出圧に略等しい高圧環境となる。
また、副軸フレーム２２の適宜位置には潤滑油Ｌの導入口３２が形成されており、スクロール型流体機械内の各摺動部分に供給された潤滑油Ｌは、導入口３２を介して貯油室２６に貯留される。
【００１７】
スクロールユニット（圧縮ユニット）３０は、胴部４内においてモータ１４の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。詳しくは、この圧縮ユニット３０は、可動スクロール３４及び固定スクロール３６から構成されており、可動スクロール３４は鏡板４７を備え、この鏡板４７には固定スクロール３６の鏡板４８に向けて延びた渦巻きラップが一体形成されている。そして、これら各渦巻きラップが互いに協働して圧縮室を形成し、この圧縮室は固定スクロール３６に対する可動スクロール３４の旋回運動により、渦巻きラップの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少され、冷媒が圧縮される。
【００１８】
上述した可動スクロール３４に旋回運動を付与するため、鏡板４７の下面側にはボス３８が形成され、このボス３８は軸受４４を介してクランクピン４２に連結されている。このクランクピン４２は、回転軸１６の上端側に一体形成され、回転軸の回転に伴い主軸フレーム１８上にて可動スクロール３４を公転旋回運動させる。なお、可動スクロール３４の自転は自転阻止ピン６２により阻止されている。
【００１９】
固定スクロール３６は、外周部分に位置して軸線方向に複数穿設される貫通孔においてボルト７２にナット７４を螺合させることで主軸フレーム１８に締結され固定されている。これにより、上蓋６に形成される吐出室５４側と圧縮室側とが固定スクロール３６によって仕切られている。詳しくは、主軸フレーム１８には回転軸１６と同心円状に円筒状の外周壁１９が固定スクロール３６に向けて延びており、固定スクロール３６はこの外周壁１９の上縁にて主軸フレーム１８に接合されている。
【００２０】
このように固定スクロール３６が外周壁１９の上縁にて接合されていることにより、可動スクロール３４がこの外周壁１９に囲まれ、固定スクロール３６と主軸フレーム１８との間には、可動スクロール３４の摺動する旋回摺動領域（空間）４６が形成されている。
また、固定スクロール３６の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔５６が貫通して穿設されており、この吐出孔５６は固定スクロール３６の上端部に配置された吐出弁５８により開閉される。また、吐出弁５８は吐出ヘッド５０で覆われており、この吐出ヘッド５０により吐出弁５８の開弁時における音が抑制される。
【００２１】
そして、固定スクロール３６及び主軸フレーム１８には、外周部分に位置する冷媒通路（図示せず）が軸線方向に貫通して穿設されている。この冷媒通路は、スクロールユニット３０により圧縮され吐出孔５６から吐出した高圧の冷媒を主軸フレーム１８の背面側に導く通路であり、吐出孔５６から吐出された高圧冷媒がこの冷媒通路を経てハウジング２内を循環可能である。
【００２２】
このように構成された圧縮機１によれば、回転軸１２の回転に伴い、可動スクロール３４が自転することなく旋回運動する。この可動スクロール３４の旋回運動は、吸入管１０を介して冷媒をスクロールユニット３０の外周側からその内部に向けて吸入させる。そして、圧縮室の容積が縮小すると、高圧の圧縮冷媒は吐出孔５６を介して吐出室５４に至り、冷媒通路を経てハウジング２内を循環し、上蓋６の適宜位置に設けた吐出管１２を通じて圧縮機１外へ吐出させられる。
【００２３】
ところで、図１に示されるように、主軸フレーム１８の外周上適所において、胴部４の外側からの押圧により胴部４と主軸フレーム１８とが嵌合されるための凹部８０が、全周に渡って設けられている。
そして、凹部８０に対向した胴部４の外側面は詳しくは後述する転造ローラにより図１のＡ方向から押圧され内方に塑性変形して凸部を形成しており、当該凸部が凹部８０にくい込むようにして主軸フレーム１８と胴部４とが嵌合されている。
【００２４】
これにより、可動スクロール３４は高速旋回することになるが、固定スクロール３６又はこれと締結される主軸フレーム１８は、かかる高速旋回に耐えうるように胴部４にしっかりと固定されている。
図２を参照すると、胴部４の外側面を押圧するための転造加工装置９０の概略図が示されており、以下、この転造加工装置９０による転造加工について詳しく説明する。
【００２５】
転造加工装置９０には、圧縮機１の胴部４の外側を周回しながら押圧する転造ローラ９２が複数（ここでは３体）配設されている。これら転造ローラ９２は、胴部４を周回しながら押圧する際、互いに等しい間隔をもつように配設されていることが望ましい。また、転造ローラ９２を移動させるスライド９６と、このスライド９６を動かすモータ９８とが、それぞれの転造ローラ９２に設けられている。
【００２６】
また、転造ローラ９２により胴部４の外側を周回しながら転造加工する際に、圧縮機１を保持し固定するチャック９４が設けられている。
これにより、先ず主軸フレーム１８の外周上適所に上述の如く凹部８０が全周に渡って切削加工されると（第１工程）、転造加工装置９０において、当該主軸フレーム１８がチャック９４によって固定されたハウジング２の胴部４に挿入されて位置決めされ（第２工程）、主軸フレーム１８の外周上適所に設けた凹部８０と対向する胴部４の外側面が外側から転造ローラ９２により内方に連続的に押圧されて凸部が形成され、図３の転造加工による嵌合部の拡大図に示されるように、当該凸部が凹部８０にくい込みながら主軸フレーム１８と胴部４とが全周に亘り嵌合される（第３工程）。
【００２７】
このように、本発明に係る流体機械及びその製造方法によれば、主軸フレーム１８の外周上に凹部８０を設け、この凹部８０に対向する胴部４の外側面を外側から転造ローラ９２により押圧することで主軸フレーム１８を胴部４に嵌合するようにしているので、主軸フレーム１８を胴部４に嵌合する際に嵌合部周辺を熱する必要がなく、熱の伝播による主軸フレーム１８の歪みを抑え、嵌合部周辺の歪み変形を極小にしつつ、主軸フレーム１８をハウジング２の胴部４に精度良く固定するようにでき、圧縮機１の性能の安定化を図ることができる。
【００２８】
なお、主軸フレーム１８の外周上に形成された凹部８０は、外周上全周に亘り形成される必要はなく、間隔をあけて複数設けられるものであってもよい。すなわち、主軸フレーム１８の外周上には断続的に凹部が設けられ、この間隔をあけた凹部８０に対向する胴部４の部分を転造ローラ９２により断続的に押圧するようにし、主軸フレーム１８と胴部４とを胴部４の外周上において、ある一定間隔をあけて複数箇所で固定するようにしてもよい。
【００２９】
具体的には、主軸フレーム１８の外周上に凹部８０を設ける工程（第１工程）において、主軸フレーム１８の外周上に間隔をあけて断続的に複数の凹部８０を設け、これら複数の凹部８０に対応するように胴部４を転造ローラ９２で押圧するようにすればよい（第３工程）。
このようにすれば、主軸フレーム１８の外周上の全周に亘り凹部８０を設ける加工に比べて加工部分を少なくして凹部８０を設ける時間を短縮することができ、同時に凹部８０が設けられていない部分においては加工前の厚みを保つことができ、嵌合部周辺の歪み変形をより一層極小化することができ、圧縮機の性能の安定性を保つことができる。
【００３０】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施形態を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、流体機械がスクロール型流体機械である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、同様の構造を有する流体機械であれば本発明を適用可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、固定スクロール３６を主軸フレーム１８とボルト等により締結し、胴部４と嵌合する凹部８０を主軸フレーム１８に設けるようにしているが、固定スクロール（容器内固定部材）３６を単独で或いは主軸フレーム１８とともに直接ハウジング２の胴部４に固定する場合には、凹部８０を固定スクロール３６の外周上、すなわち、圧縮ユニット３０の外周上に設け、固定スクロール３６と胴部４とを嵌合させるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、図２に示すように転造加工装置９０は転造ローラ９２を例えば３体有しているが、転造ローラ９２の数は３体に限ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る流体機械の縦断面図である。
【図２】転造加工装置の概略図である。
【図３】転造加工による嵌合部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    密閉型圧縮機（流体機械）
２    ハウジング（密閉容器）
４    胴部
１４  モータ
１６  回転軸
１８  主軸フレーム
３０  スクロールユニット（圧縮ユニット）
３４  可動スクロール
３６  固定スクロール
８０  凹部
９２  転造ローラ
【図１】
2010101193.tif 000003
【図２】
2010101193.tif 000004
【図３】
2010101193.tif 000005