(57)【要約】【課題】製造過程で固定子とベアリングを密閉容器に容易に固定することができるだけでなく、固定子とベアリングのクランク軸に対する同軸度を向上させることができるため、より容易に製造することができるだけでなく、製品の品質も向上させることができる密閉型圧縮機及びその製造方法を提供する。【解決手段】密閉型圧縮機は、密閉容器１００と、密閉容器１００の内壁面に固定される固定子２１０と、固定子２１０で回転可能に設置される回転子２２０と、回転子２２０に結合されるクランク軸２３０と、クランク軸２３０に結合され冷媒を吸入及び圧縮する圧縮ユニット３００と、圧縮ユニット３００から離隔して配置されクランク軸２３０を支持するベアリング４００、５００と、密閉容器１００の内壁面に固定されベアリング４００、５００を支持するベアリング支持部とを含み、固定子２１０の外径及びベアリング支持部の外径が密閉容器１００の内径より大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器の内壁面に固定される固定子と、
前記固定子により回転可能に設置される回転子と、
前記回転子に結合されるクランク軸と、
前記クランク軸に結合され、冷媒を吸入及び圧縮する圧縮ユニットと、
前記圧縮ユニットから離隔して配置され、前記クランク軸を支持するベアリングと、
前記密閉容器の内壁面に固定され、前記ベアリングを支持するベアリング支持部とを含み、
前記固定子の外径及び前記ベアリング支持部の外径が前記密閉容器の内径より大きい密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記ベアリング支持部の外径が、前記固定子の外径と等しいかそれより大きいことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記ベアリング支持部のうち前記密閉容器の内壁と接する部分の前記密閉容器の内周方向の長さをｌとし、前記密閉容器の内周長をＬとするとき、０．２≦ｌ／Ｌ≦０．７の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記ベアリング支持部は、
内側に前記ベアリングが固定される環状のフレームと、
前記フレームの外周面から突設され、前記密閉容器の内壁と接触する複数の固定突部と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
３つの固定突部が前記フレームの中心を基準として１２０゜間隔で配置されることを特徴とする請求項４に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
固定子及び環状のベアリング支持部を同心に配置する段階と、
円筒状の密閉容器を加熱する段階と、
前記加熱された密閉容器を前記固定子及び前記環状のベアリング支持部の外周面に被せる段階と
を含む、密閉型圧縮機の製造方法。
【請求項７】
前記固定子及び前記環状のベアリング支持部を固定ジグに一時的に固定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の密閉型圧縮機の製造方法。
【請求項８】
前記環状のベアリング支持部のうち前記密閉容器の内壁と接する部分の前記密閉容器の内周方向の長さをｌとし、前記密閉容器の内周長をＬとするとき、０．２≦ｌ／Ｌ≦０．７の関係を満たすことを特徴とする請求項６に記載の密閉型圧縮機の製造方法。
【請求項９】
前記環状のベアリング支持部の外径をＤ１、前記固定子の外径をＤ２、前記密閉容器の内径をＤ３とするとき、前記密閉容器を加熱する前の状態で、Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３の条件を満たすことを特徴とする請求項６に記載の密閉型圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機に関し、より詳細には、クランク軸の上下両端にベアリングを備える密閉型圧縮機及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、密閉型圧縮機は、密閉容器の内部空間に、駆動力を発生する駆動モータと、その駆動モータに結合されて冷媒を圧縮する圧縮ユニットが共に設置されている。そして、密閉型圧縮機は、冷媒を圧縮する方式によって、往復動式、スクロール式、ロータリ式、振動式などに区分される。往復動式、スクロール式及びロータリ式は駆動モータの回転力を利用する方式であり、振動式は駆動モータの往復運動を利用する方式である。
【０００３】
このような密閉型圧縮機のうち回転力を利用する密閉型圧縮機の駆動モータには、駆動モータの回転力を圧縮ユニットに伝達するように、クランク軸が備えられている。例えば、ロータリ式密閉型圧縮機（以下、ロータリ圧縮機という。）の駆動モータは、密閉容器に固定される固定子と、前記固定子に所定の空隙をおいて挿入され、前記固定子との相互作用により回転する回転子と、前記回転子に結合され、前記回転子の回転力を圧縮ユニットに伝達するクランク軸とからなる。また、前記圧縮ユニットは、前記クランク軸に結合され、シリンダの内部で回転運動を行って冷媒を吸入、圧縮、吐出するピストンと、前記ピストンを支持し、前記シリンダと共に圧縮空間を形成する複数のベアリング部材とからなる。通常、前記ベアリング部材は、前記駆動モータの一側に配置され、前記クランク軸を支持する。近年、圧縮機が高性能化するにつれて、前記クランク軸の上下両端にそれぞれベアリングを設置することで圧縮機の振動を最小限に抑える技術が紹介されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、前記クランク軸の上下両端にベアリングが設置された場合、前記クランク軸と各ベアリング間の間隙を高精度に維持しなければ摩擦損失を最小限に抑えることができないが、前記クランク軸が長くなるほど前記ベアリングとの間隙を維持することは難しくなる。また、前記駆動モータにおいて、前記固定子と前記クランク軸に固定設置される回転子との空隙も、前記駆動モータの性能及び効率に重要な影響を及ぼす。したがって、前記クランク軸と前記クランク軸の上下両端に位置する２つのベアリングとの空隙と、前記クランク軸と前記クランク軸の中央部外周に位置する固定子との空隙を、どちらも高精度に維持しなければならないため、圧縮機の製造工程が複雑になり、組み立てが難しくなる。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、容易に製造することができると共に組立精度を向上させることができる構造を有する密閉型圧縮機を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
また、本発明は、製造工程を単純化すると共に組立精度を向上させることができる密閉型圧縮機の製造方法を提供することを他の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を達成するための本発明の一態様によれば、密閉容器と、前記密閉容器の内壁面に固定される固定子と、前記固定子により回転可能に設置される回転子と、前記回転子に結合されるクランク軸と、前記クランク軸に結合され、冷媒を吸入及び圧縮する圧縮ユニットと、前記圧縮ユニットから離隔して配置され、前記クランク軸を支持するベアリングと、前記密閉容器の内壁面に固定され、前記ベアリングを支持するベアリング支持部とを含み、前記固定子の外径及び前記ベアリング支持部の外径が前記密閉容器の内径より大きい密閉型圧縮機が提供される。
【０００８】
上記態様においては、前記固定子と前記ベアリングを前記密閉容器に焼きばめ（Shrink fit）で固定することにより、１回の固定で前記固定子と前記ベアリングを前記密閉容器の内部に安定して固定することができる。このように、１回の作業で前記固定子と前記ベアリングを固定することにより、これらを別々に固定した場合に比べて、前記クランク軸に対する同軸度（Concentricity）を向上させることができる。さらに、溶接などの作業に比べて熱変形が少ないため、品質の向上を図ることもできる。
【０００９】
ここで、前記ベアリング支持部の外径は、前記固定子の外径と等しいかそれより大きくしてもよい。
【００１０】
一方、前記ベアリング支持部のうち前記密閉容器の内壁と接する部分の前記密閉容器の内周方向の長さをｌとし、前記密閉容器の内周長をＬとするとき、０．２≦ｌ／Ｌ≦０．７の関係を満たすようにしてもよい。ｌ／Ｌ値が０．２未満の場合は、前記密閉容器に対する固定力が十分でなく、ｌ／Ｌ値が０．７を超える場合は、焼きばめ過程で前記密閉容器の収縮による前記ベアリング支持部の変形量が大きすぎることがある。
【００１１】
また、前記ベアリング支持部は、内側に前記ベアリングが固定される環状のフレームと、前記フレームの外周面から突設され、前記密閉容器の内壁と接触する複数の固定突部とを含むようにしてもよい。
【００１２】
ここで、前記固定突部の数又は位置は、任意に設定してもよく、一例として、３つの固定突部が前記フレームの中心を基準として１２０゜間隔で配置されてもよい。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、固定子及び環状のベアリング支持部を同心に配置する段階と、円筒状の密閉容器を加熱する段階と、前記加熱された密閉容器を前記固定子及び前記環状のベアリング支持部の外周面に被せる段階とを含む、密閉型圧縮機の製造方法が提供される。
【００１４】
上記態様においては、前記固定子及び前記ベアリング支持部が同心に配置された状態で、前記密閉容器への固定が一度に行われるため、前記クランク軸の中心に対する同軸度が向上するだけでなく、組立工程も単純化される。
【００１５】
上記態様においては、前記固定子及び前記環状のベアリング支持部を固定ジグに一時的に固定する段階をさらに含んでもよい。これにより、前記密閉容器が被せられる過程や冷却されて収縮する過程でも、前記固定子及び前記ベアリング支持部の位置が一定に維持される。
【００１６】
また、前記環状のベアリング支持部のうち前記密閉容器の内壁と接する部分の前記密閉容器の内周方向の長さをｌとし、前記密閉容器の内周長をＬとするとき、０．２≦ｌ／Ｌ≦０．７の関係を満たすようにしてもよい。
【００１７】
また、前記環状のベアリング支持部の外径をＤ１、前記固定子の外径をＤ２、前記密閉容器の内径をＤ３とするとき、前記密閉容器を加熱する前の状態で、Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３の条件を満たすようにしてもよい。特に、Ｄ１＞Ｄ２の場合、前記固定子に比べて、前記密閉容器の上下方向の長さが相対的に短い前記ベアリング支持部に前記密閉容器による圧力がより強く作用するため、前記ベアリング支持部をより強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記の構成を有する本発明の態様によれば、製造過程で固定子とベアリングを密閉容器に容易に固定することができるだけでなく、固定子とベアリングのクランク軸に対する同軸度を向上させることができるため、より容易に製造することができるだけでなく、製品の品質も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による密閉型圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図１の密閉型圧縮機を分解して示す縦断面図である。
【図４】図１の密閉型圧縮機におけるｌ／Ｌ値に応じたベアリング支持部の変形量を示すグラフである。
【図５】図１の密閉型圧縮機を組み立てる過程の一部を示す状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による密閉型圧縮機を添付図面に示すロータリ圧縮機の一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明によるロータリ圧縮機の内部を示す縦断面図であり、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図であり、図３は図１のロータリ圧縮機を分解して示す縦断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明によるロータリ圧縮機においては、密閉容器１００の内部空間１０１の上側には、駆動力を発生する駆動モータ２００が設置され、密閉容器１００の内部空間１０１の下側には、駆動モータ２００から発生した動力で冷媒を圧縮する圧縮ユニット３００が設置され、駆動モータ２００の下側及び上側には、後述するクランク軸２３０を支持する第１ベアリング４００及び第２ベアリング５００がそれぞれ設置される。
【００２３】
密閉容器１００は、駆動モータ２００及び圧縮ユニット３００が設置される容器本体１１０と、容器本体１１０の上側開口端（以下、第１開口端という。）１１１を覆蓋する上部キャップ（以下、第１キャップという。）１２０と、容器本体１１０の下側開口端（以下、第２開口端という。）１１２を覆蓋する下部キャップ（以下、第２キャップという。）１３０とからなる。
【００２４】
容器本体１１０は、円筒状に形成され、容器本体１１０の下部周面には吸入管１４０が貫通結合される。ここで、吸入管１４０は、後述するシリンダ３１０に備えられた吸入口（図示せず）に直接連結される。
【００２５】
第１キャップ１２０は、その縁部が折り曲げられて容器本体１１０の第１開口端１１１に溶接結合される。また、第１キャップ１２０の中央には、圧縮ユニット３００から密閉容器１００の内部空間１０１に吐出される冷媒を冷凍サイクルにガイドする吐出管１５０が貫通結合される。
【００２６】
第２キャップ１３０は、その縁部が折り曲げられて容器本体１１０の第２開口端１１２に溶接結合される。
【００２７】
駆動モータ２００は、密閉容器１００の内周面に焼きばめされて固定される固定子２１０と、固定子２１０の内部に回転可能に配置される回転子２２０と、回転子２２０に焼きばめされて共に回転して駆動モータ２００の回転力を圧縮ユニット３００に伝達するクランク軸２３０とからなる。
【００２８】
固定子２１０は、複数枚のステータシートが所定の高さに積層されて形成され、その内周面に備えられるティースにはコイル２４０が巻回される。
【００２９】
回転子２２０は、固定子２１０の内周面と所定の空隙をおいて配置され、その中央にクランク軸２３０が焼きばめされて一体に結合される。
【００３０】
クランク軸２３０は、回転子２２０に結合される軸部２３１と、軸部２３１の下端部に偏心して形成され、後述するローリングピストン３２０が結合される偏心部２３２とからなる。また、クランク軸２３０の内部には、密閉容器１００のオイルが吸い上げられるように、オイル流路２３３が軸方向に貫通形成される。
【００３１】
圧縮ユニット３００は、密閉容器１００の内部に設置されるシリンダ３１０と、クランク軸２３０の偏心部２３２に回転可能に結合され、シリンダ３１０の圧縮空間（符号なし）で旋回して冷媒を圧縮するローリングピストン３２０と、シリンダ３１０に半径方向に移動可能に結合され、その一側のシール面がローリングピストン３２０の外周面に接触し、シリンダ３１０の圧縮空間を吸入室と吐出室に区画するベーン３３０と、ベーン３３０の後方を付勢するように圧縮ばねからなるベーンスプリング３４０とからなる。
【００３２】
シリンダ３１０は、環状に形成され、シリンダ３１０の一側には、吸入管１４０と連結される吸入口（図示せず）が形成され、前記吸入口の円周方向一側には、ベーン３３０が摺動可能に結合されるベーンスロット３１１が形成され、ベーンスロット３１１の円周方向一側には、後述する上部ベアリング４１０に備えられる吐出口４１１に連通する吐出ガイド溝（図示せず）が形成される。
【００３３】
第１ベアリング４００は、シリンダ３１０の上側を覆蓋すると共に密閉容器１００に溶接結合され、クランク軸２３０を軸方向と半径方向に支持する上部ベアリング４１０と、シリンダ３１０の下側を覆蓋し、クランク軸２３０を軸方向と半径方向に支持する下部ベアリング４２０とからなる。
【００３４】
第２ベアリング５００は、固定子２１０の上側で密閉容器１００の内周面に焼きばめされて固定されるフレーム５１０と、フレーム５１０に結合され、クランク軸２３０と回転可能に結合されるハウジング５２０とからなる。
【００３５】
フレーム５１０は、環状に形成され、フレーム５１０の外周面には、所定の高さに突出して容器本体１１０の内周面に接する３つの固定突部５１１が形成される。固定突部５１１は、略円周方向に沿って１２０゜の間隔をおいて所定の円弧長を有するように形成され、端部付近が容器本体１１０の内面と平行になるように折り曲げられて容器本体１１０との接合面となる。ベアリング突部５２２には、ベアリングブッシュ５３０又はボールベアリング（図示せず）を結合してもよい。図中、符号２５０はオイルフィーダである。
【００３６】
そして、図２に示すように、それぞれの固定突部５１１の幅、すなわち固定突部５１１において容器本体１１０の内壁と接する部分で容器本体１１０の周方向に沿った長さの合計をｌとするとき、その合計ｌと容器本体１１０の内周長Ｌは次のような関係を満たす。
【００３７】
０．２≦ｌ／Ｌ≦０．７
【００３８】
前述のように、固定子２１０とフレーム５１０は、容器本体１１０の内壁面に焼きばめで固定される。したがって、熱により膨張した容器本体１１０が収縮することによってフレーム５１０を加圧し、その圧力に比例してフレーム５１０が変形する。フレーム５１０の変形量はできるだけ少ないほうがよく、このためには、固定突部５１１の幅を小さくすることがよいが、幅が狭くなるほどフレーム５１０と容器本体１１０間の結合力は弱くなる。したがって、変形量を望ましいレベルに維持しながらも十分な結合強度を得るためには、前記ｌ／Ｌ値を適切に調節する必要がある。
【００３９】
このために、本発明者は前記ｌ／Ｌ値を変化させてそれに応じた変形量及び結合強度をテストした。その結果、図４に示すように、変形量は、前記ｌ／Ｌ値が０．７を超えると急激に増加した。このように変形量が大きすぎる場合、フレームの耐久性にも影響を及ぼすが、組み立てが完了した後、大きすぎる残留応力によりフレームの位置がずれる恐れがあるため、変形量は所定レベル以下に維持する必要がある。
【００４０】
それに対して、結合強度は、前記ｌ／Ｌ値が増加するほど増加するが、０．２未満の場合は結合強度が低すぎる。したがって、前記ｌ／Ｌ値を０．２以上０．７以下にした場合、十分な結合強度を得ながらも変形量を意図したレベル内に制限することができる。
【００４１】
一方、前記フレームの外径をＤ１、前記固定子の外径をＤ２、前記容器本体の内径をＤ３とするとき、前記密閉容器を加熱する前の状態では次のような関係にある。
【００４２】
Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３
【００４３】
すなわち、前記フレームの外径は、前記固定子の外径と等しいかそれより大きく設定され、前記容器本体の内径は最も小さく設定される。
【００４４】
Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３の場合は、前記フレームと前記固定子には、前記密閉容器から同程度の圧力が加えられる。図示のように、前記固定子は前記フレームに比べて前記密閉容器との接触面積が大きいため、より大きな締結力を有する。ところが、前記固定子と前記フレームとが近く位置する場合は、前記固定子により前記密閉容器の収縮が妨げられ、前記フレームが十分な結合強度を有しないこともある。
【００４５】
一方、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の場合は、前記フレームにさらに強い圧力が加えられることにより、前記固定子と前記フレーム間の締結力の差がある程度解消される。
【００４６】
上記実施形態では、３つの固定突部が１２０゜の間隔で配置されているが、これに限定されるものではなく、その数及び間隔は必要に応じて適宜変更可能である。
【００４７】
以下、本発明によるロータリ圧縮機の組み立て方法について説明する。
【００４８】
まず、図５に示すような固定ジグ６００に固定子２１０と第２ベアリング５００を固定する。固定ジグ６００は、底面に容器本体支持部６１０を含み、容器本体支持部６１０から所定高さ突出するように固定子支持部６２０が形成される。ここで、固定子支持部６２０の高さは、前記圧縮機の完成品において容器本体１１０の下端と固定子２１０間の間隔と同一に設定される。
【００４９】
また、固定子支持部６２０の上側にはフレーム支持部６３０が位置する。ここで、フレーム支持部６３０の高さは、前記圧縮機の完成品において固定子２１０とフレーム５１０間の間隔と同一に設定され、フレーム５１０が据え付けられる。さらに、固定子支持部６２０の外径は、ハウジング５２０内部のベアリングブッシュ５３０の内径と同一に設定される。
【００５０】
したがって、固定ジグ６００に固定子２１０とフレーム５１０を取り付けた場合、これらは同心に位置し、固定ジグ６００が金属材で製造されるため、寸法を精密に管理することができ、フレーム５１０も精密に配置することができる。これにより、固定子２１０とフレーム５１０間の相対位置を精密にセットすることができる。
【００５１】
このような状態で、加熱されて膨張した容器本体１１０を固定子２１０とフレーム５１０の外部に被せる。容器本体１１０を被せる過程で、固定子２１０とフレーム５１０は固定ジグ６００に固定された状態にあるので、セットされた位置が維持される。その後、容器本体１１０が冷却されて収縮することによってフレーム５１０と固定子２１０の表面を強く加圧し、その圧力により互いに強固に結合される。容器本体１１０の冷却が完了すると、固定ジグ６００を除去し、前記圧縮ユニットが取り付けられるクランク軸と前記上部キャップ及び前記下部キャップで容器本体１１０を密封して圧縮機を完成する。
【符号の説明】
【００５２】
１００    密閉容器
１１０    容器本体
１２０    第１キャップ（上部キャップ）
１３０    第２キャップ（下部キャップ）
２１０    固定子
２２０    回転子
２３０    クランク軸
３００    圧縮ユニット
４００    第１ベアリング
５００    第２ベアリング
５１０    フレーム
５１１    固定突部
５２０    ハウジング
６００    固定ジグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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