(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型圧縮機であって、
殻体、
ハウジングを有し、該殻体内に配置されている圧縮機、
前記殻体とハウジング間に設けられた複数個の機械的な連結部であって、その各々がハウジングに設けられた凹溝と、該凹溝内に位置する殻体の内向き塑性変形部分とを有し、前記凹溝は前記ハウジングの外面に対しほぼ垂直である円筒状内面を有し、前記内向き変形部分はほぼ球面形であって前記殻体の壁厚減少部分から内向きに突出する円筒状外面を有し、前記球面形部分および前記円筒状外面を形成するように前記凹溝の向きに前記殻体をかしめることによって前記凹溝の端縁によって形成され、前記円筒状外面は前記円筒状内面に対し密接して前記ハウジングに対する前記殻体の相対回転を阻止し、全体として圧縮機の稼働時に発生する大きな力に耐える保持力を付与する複数個の連結部、及び
前記圧縮機を駆動するために前記殻体内に配置されているモータ、
を備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングが前記殻体内で、圧縮機の通常の稼働条件下で発生する力に耐え得るように圧ばめによって位置保持されており、前記した機械的な連結部が異常な力に耐えるものに構成されている請求項１の密閉型圧縮機。
【請求項３】
密閉型電動圧縮機であって、
殻体、
ハウジングを有し、該殻体内に配置されている圧縮機、
前記殻体とハウジング間に設けられた少なくとも１個の機械的な連結部であって、その各々がハウジングに設けられた凹溝と、該凹溝内に位置する殻体の内向き塑性変形部分を有し、前記凹溝は前記ハウジングの外面に対しほぼ垂直である円筒状内面を有し、前記内向き変形部分はほぼ球面形であって前記殻体の壁厚減少部分から内向きに突出する円筒状外面を有し、前記球面形部分および前記円筒状外面を形成するように前記凹溝の向きに前記殻体をかしめることによって前記凹溝の端縁によって形成され、前記円筒状外面は前記円筒状内面に対し密接して前記ハウジングに対する前記殻体の相対回転を阻止し、全体として圧縮機の稼働時に発生する大きな力に耐える保持力を付与する機械的な連結部、及び
前記圧縮機を駆動するために前記殻体内に配置されているモータ、
を備えた密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
前記殻体の軸線方向でみて前記モータを、前記ハウジングの一側に配置してある請求項３の密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
前記圧縮機が回転式圧縮機である請求項３の密閉型電動圧縮機。
【請求項６】
前記圧縮機がスクロール型圧縮機である請求項５の密閉型電動圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機を駆動するための駆動軸を備え、該駆動軸を前記ハウジングに支承させてある請求項３の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は気密に密閉された圧縮機組立体に関するものである。特にこの発明は、独特の方法でかしめて位置を固定され軸線方向及び周方向の過剰な負荷に耐えるものとされている外殻を備えた、気密に密閉された圧縮機組立体に関する。
各種設計の気密に密閉された電動圧縮機が、本技術分野で周知である。これらの設計品にはピストン／シリンダ型のものとスクロール型のものとの両者が含まれる。この発明は各種設計の電動圧縮機ユニットの全てに等しく適用できるが、例示上の目的からして気密に密閉されたスクロール型流体機械を例にとって説明を進める。
スクロール型機械は気密な外殻内で支持されている圧縮機部と電気モータ部を有し、外殻の壁にはそれを貫通する流体通路が形成されている。機械が冷凍系統で使用されるとき同流体通路は普通、例えば蒸発器及び凝縮器のような外部装置に対しパイプにより接続される。
スクロール型の圧縮機部は、互いに対をなす非旋回スクロール部材と旋回スクロール部材とを備える圧縮機を有する。これらのスクロール部材は、普通インボリュート曲線に近似した曲線に一致した形状のものとして端板から垂直に突出させてある螺旋翼を有する。そしてこれらのスクロール部材は、その翼同士がかみ合ってその間に圧縮チャンバーが形成されるように、組立てられる。圧縮チャンバーの容積は、旋回スクロール部材の旋回運動に伴って次第に変更される。最も外側の圧縮チャンバーの放射方向外端近くで非旋回スクロール部材の一部分に対し流体吸入口を連通させてあり、また非旋回スクロール部材の中心部に流体吐出口を開口させてある。旋回スクロール部材と非旋回スクロール部材間には、旋回スクロール部材がそれ自身の軸線まわりで回転するのを阻止するためにオルダムリング機構を配置してある。
非旋回スクロール部材は主軸受ハウジングに対し、これらの軸受ハウジングと非旋回スクロール部材間の制限された相対的軸線方向移動を許容する複数本のボルトにより取付けられている。非旋回スクロール部材の取付け方法は、本願出願人の1990年10月１日付け米国特許出願No.07/591,444「Non−Orbiting Scroll Mounting Arrangements for a Scroll Machine（スクロール機械における非旋回スクロールの支持装置）」により詳細に記載されており、ここに同出願を引用してその記載を加入する。
旋回スクロール部材はクランク軸により、静止したスクロール部材に対し相対的に旋回運動を生じるように駆動される。その結果、前記チャンバーの容積が次第に減少されて該チャンバー内に閉じ込められている流体が圧縮され、圧縮された流体は、圧縮チャンバーが吐出口と連通せしめられたときに該吐出口から放出される。前記ハウジングは密閉外殻に取付け固定されている。外殻に対してハウジングを取付ける方法としてはボルト止め、ピン又はプラグ溶接、圧ばめ及び焼ばめがある。これらの各方法は一定の長所を有するが、またそれぞれ固有の欠点も有する。
圧ばめ或は焼ばめは最も安価な取付け方法であり、また圧縮機組立体が普通発生するほとんどの力に耐えることができる。しかし圧縮機組立体は或る条件の下で、圧ばめ構造の保持能力を越える力を発生することがある。この過剰の力が発生するとハウジングが密閉外殻に対し軸線方向又は周方向で滑りを生じて、圧縮機組立体の作動に悪影響を及ぼすことがある。
ハウジングの溶接は普通より過剰な力に耐える能力に関する問題点を解消するが、量産時において溶接組立体を製造するコストは比較的高い。
外殻に対するハウジングのボルト止めも普通より過剰な力に耐える能力に関する問題点を解消するが、外殻と内部の構成要素の両者にボルトを受け入れ可能な構造を与えつつ必要な気密シールを保持することに伴うコストからして本方法は量産に向かない。また締付けを完璧なものとする上での問題点と締付け作業に関連したコストからみて、本方法を選択することは望ましくない。
したがって必要とされているものは密閉外殻に対し電動圧縮機ユニットのハウジングを取付け固定する手段であって、圧縮機の稼働中に発生する普通及び過剰の力に耐え得る手段である。ハウジングを取付けるための同手段は安価であると共に信頼性に富み、大量生産向きのものでなければならない。
発明の要約
この発明は外殻に対し電動圧縮機ユニットのハウジングを取付けるための手段であって、安価であると共に信頼性に富み、また電動圧縮機の稼働中に発生する普通及び過剰の力に耐えることができる手段を、提供するものである。
この発明に係る密閉外殻は、電動圧縮機ユニットのハウジングに形成した１個又は複数個の凹溝の内部へと塑性変形されている。外殻の変形は外殻素材が上記凹溝内へ、密閉外殻の壁を突き破ることなしに移動するように行われており、したがって密閉チャンバーの密閉の完全さが保たれる。上記凹溝は上記ハウジングの外面に対しほぼ垂直である円筒状内面を有しており、また外殻の上記変形部分は上記円筒状内面に対し密接する円筒状面であつて外殻を、該変形部分を形成するように上記凹溝向きにかしめることで上記円筒状内面の外端縁により厚さを減少されている外殻部分から内向きに突出する円筒状面を有していて、これらの円筒状内面と円筒状面との密接によってハウジングに対する外殻の相対回転が阻止され、全体として圧縮機の稼働時に発生する大きな力に耐える保持力を与える機械的な連結部が形成されている。
【図面の簡単な説明】
この発明の他の目的、特徴及び効果は明細書の以下の記載、請求の範囲及び添付図面を分析することによって明らかとなる。図面において、
第１図は、この発明に従った密閉型圧縮機の縦断側面図である。
第２図は、この発明に従ったかしめ部を形成するために使用される工具の拡大図である。
第３図は第１図に円３で指した、この発明に従ったかしめ領域をさらに拡大して示す図である。
好ましい実施例の詳細な説明
例示上の目的からこの発明を、気密に密閉されたスクロール型圧縮機に関して説明して行く。この発明はスクロール型圧縮機に限定されず、本発明のかしめ構造を実際上どのような型式の電動圧縮機及び類似の機械にも利用可能である点が、理解されるべきである。
図面について述べると、図例では冷凍系統の圧縮機であるスクロール型流体機械10が示されている。流体機械10は密閉外殻組立体12、圧縮機部14及びモータ駆動部16を備えている。密閉外殻組立体12は下部殻体13、上部キャップ15、底部カバー17及び仕切り板19を備える。これらの底部カバー17、下部殻体13、仕切り板19及び上部キャップ15は、流体機械10の組立て中に溶接により図示の態様で固着及び封止して、密閉された吸入チャンバー21と吐出チャンバー56とを形成してある。密閉外殻12はさらに、入口管接手23及び出口管接手25を有する。
圧縮機部14は非旋回スクロール部材18、旋回スクロール部材20及び軸受ハウジング22を備える。非旋回スクロール部材18はチャンバー26を形成する端板及びボデー24を有し、チャンバー26内には螺旋翼28を配置してある。この非旋回スクロール部材18は複数個のエンボス加工部（ボス部）30を有し、そこで軸受ハウジング22に対しボルト32によって取付けられるものとされている。
旋回スクロール部材20は端板34、及びこの端板34からチャンバー26内へ垂直に延出している螺旋翼36を備える。螺旋翼36は通常の態様で非旋回スクロール部材18の螺旋翼28とかみ合わされて、軸受ハウジング22と共に流体機械10の圧縮機部14を形成している。かみ合わされた翼28,36により閉鎖されたチャンバー52が区画形成されており、該チャンバーは非旋回スクロール部材18の中心部に形成されている通常の吐出口54と連通することとなる。吐出口54は、仕切り板19と上部キャップ15とにより形成されている吐出チャンバー56と連通している。
軸受ハウジング22は、放射方向の外向きに突出していて密閉外殻組立体12に対し取付けられる複数個（３ないし４個）の丸い突起（ローブ）38を有する。軸受ハウジング22の該突起38は非旋回スクロール部材18のボス部30と整列位置しており、前述したように非旋回スクロール部材18を取付けるためのボルト32を受け入れるネジ穴を有する。各突起38はその外端に円筒状の凹溝42を有する。
圧縮機部14はさらにクランク軸46を含み、このクランク軸46は駆動ブッシュ・ベアリング組立体50を介し旋回スクロール部材20へと接続されている偏心軸部48を有する。クランク軸46には釣合い重り60を固定してあり、クランク軸48は下端部で下部ベアリング組立体64により支持されている。下部ベアリング組立体64は外殻12に固定してあり、細長い穴68をもつ中心部分66を有しており、穴68内にクランク軸46の下端部を支承する平軸受70を配置してある。
モータ駆動部16は下部殻体13に好ましくは圧ばめにより固定支持されたモータ固定子80、及び圧縮機部14のクランク軸46に連結されたモータ回転子82を備える。
軸受ハウジング22の突起38は密閉外殻組立体12の内径内に圧ばめされている。下部殻体13内で軸受ハウジング22を正しく位置決めした上でかしめ工具90を殻体13に対し放射方向内向きに押付け、各凹溝42の領域で下部殻体13を塑性変形させて、第３図に示すように、凹溝42の端縁94によって厚さを減少された殻体部分から内向きに突出する複数の円形かしめ部92を形成する。下部殻体13は、凹溝42の端縁94が殻体金属素材とかみ合いを生じて複数の円筒状保持面92が形成されるのに十分なだけ、しかし下部殻体13の塑性変形によって殻体素材の過度の弱化又は突き抜けが生じて密閉チャンバー21の気密シールに対し影響が起きないように、変形される。スクロール型流体機械の稼働中、圧縮機稼働により軸線方向及び周方向の何れの方向で生じる力も突起38と下部殻体13間の接合部で受け入れられねばならない。凹溝42の寸法と個数は、発生が予測される最大の異常な力を支え得ることとなるように設定するのが望ましい。
かしめ工具90は第２図及び第３図に示されており、ほぼ平坦な環状円面100と該面から突出している球面102を有する。湾曲部104が、球面102が環状面100と接する領域である。これらの２面102,104が接する円の直径106はベース直径（base diameter）と呼ばれる。
殻体素材として絞り性の熱間圧延鋼を用いベース直径106を、軸受ハウジング22に形成する凹溝42の直径の1.30ないし1.35倍に等しくすると、極めて満足すべき結果が得られることを見いだした。球面102が平坦な円形面100から突出している距離は刃先の高さ（nose height）と名付けられている。この刃先の高さはかしめ材料である下部殻体（13）製作素材の厚さとほぼ等しくすべきであることを、見いだした。さらに球面102の半径はノーズ半径（nose radius）と名付けられているが、このノーズ半径は凹溝42の直径の約0.85倍に等しくすべきであることを、見いだした。上の指針に従うと第３図に示したのと類似のかしめ領域が得られる。円形の保持面92の幅は、かしめ材料である下部殻体（13）製作素材の厚さの約３分の１に等しい。
スクロール型流体ユニット10について試験し、最も信頼性のあるものは下部殻体13の厚さが約3.00mmのものであった。軸受ハウジングは４個の凹溝42を有し、各凹溝42は直径が約12.70mmであった。液圧プレスを用い約2000ポンドの力で軸受ハウジング22を下部殻体13内に、0.24/0.46mmの締め代で圧ばめした。次にベース直径106が約16.764mm、刃先の高さが約3.045mm、ノーズ半径が約10.80mmの４個のかしめ工具90を用い下部殻体13を、直径12.70mmの４個の凹溝42中へとかしめた。これによって幅が1.0ないし1.3mmである円筒状保持面92を有する、第2,3図に図示のかしめ構造が得られた。
上述した本発明の好ましい実施例が前述した長所を与えるように良く配慮されたものであることは明らかであるが、請求の範囲の記載の適正な範囲ないし公正な意義から逸脱することなく修正、変形及び変更を加えて本発明を実施できることは、明らかである。
【図２】
0003567237.tif 000002
【図１】
0003567237.tif 000003
【図３】
0003567237.tif 000004