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JP4750551B2 - 2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法 - Google Patents

2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、空気調和機や冷蔵庫などの冷凍空調装置に用いられる、冷媒ガスの圧縮を行う2気筒回転式密閉型圧縮機に関するもので、特に圧縮機構部の締結方法に関するものである。
従来の2気筒回転式密閉型圧縮機における圧縮機構部の締結構造には、シリンダと軸受の締結で用いるボルトを使用せず、上シリンダ、下シリンダと中間仕切板の締結に軸受の外側で、それぞれのシリンダと中間仕切板を専用のボルトを用いて締結する方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、上下の軸受とシリンダをそれぞれ締結し、それらと中間仕切板とを下シリンダ側から通しボルトのみで上シリンダのネジ切り部に締結する方式が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開平6−159277号公報 特開昭63−297791号公報
従来の2気筒回転式密閉型圧縮機の圧縮機構部は、上下シリンダを締結する際に生じるシリンダの内径研磨部や平面研磨部などが歪変形し、漏れ損失や摺動損失が高くなることにより圧縮効率が低下するという課題があった。
また、特許文献1のように、上下シリンダと中間仕切板の締結に、軸受の外側でそれぞれのシリンダと中間仕切板を専用のボルトを用いて締結する方式の場合は、ボルトの数量が多いことによる価格面での課題があった。
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、圧縮機構部組立の際のボルト締結によって生じる各部の歪変形を低減し、圧縮効率が高く高効率で、且つ圧縮機構部組立の締結構造の簡素化により安価な2気筒回転式密閉型圧縮機及びその製造方法を提供することを目的とする。
この発明に係る2気筒回転式密閉型圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器内の上部に収納される電動要素と、密閉容器内の下部に収納され、上軸受と、上シリンダと、中間仕切板と、下シリンダと、下軸受とを有し、電動要素によりクランクシャフトを介して駆動される圧縮機構部と、上軸受側より、上軸受、上シリンダ、中間仕切板を、下シリンダにネジ止め固定する上側通しボルトと、下軸受側より、下軸受、下シリンダ、中間仕切板を、上シリンダにネジ止め固定する下側通しボルトとを備え、上側通しボルトと、下側通しボルトとを、クランクシャフトの回転方向である周方向に少なくとも各2本交互に配置したことを特徴とする。
この発明に係る2気筒回転式密閉型圧縮機は、上記構成により、上側通しボルトと、下側通しボルトとの締結による圧縮機構部の各部の歪変形を低減し、各シリンダと各軸受および各シリンダと中間仕切板のスラスト面の隙間からの漏れ損失を低減できるため、圧縮効率が高く高効率で、且つ圧縮機構部組立の締結構造の簡素化により安価な2気筒回転式密閉型圧縮機を得ることができる。
実施の形態1.
図1乃至図15は実施の形態1を示す図で、図1は2気筒回転式密閉型圧縮機1000の縦断面図、図2は2気筒回転式密閉型圧縮機1000の圧縮機構部30を示す分解斜視図、図3は上シリンダ5に上軸受9を上軸受締結ボルト13で固定した平面図、図4は図3のA−A断面図、図5は下シリンダ6に下軸受10を下軸受締結ボルト14で固定した平面図、図6は図5のB−B断面図、図7は上シリンダ5部分を組立て、下シリンダ6、下軸受10が未装着状態の圧縮機構部の断面図、図8は下シリンダ6、下軸受10を取り付け、下側通しボルト16で下軸受10、下シリンダ6、中間仕切板4を上シリンダ5に締結する直前の状態を示す平面図、図9は図8のC−C断面図、図10は上側通しボルト15で、上吐出マフラ11、上軸受9、上シリンダ5、中間仕切板4を下シリンダ6に締結する直前、及び下軸受締結ボルト14を取り外した状態を示す平面図、図11は図10のD−D断面図、図12は下吐出マフラ12、下軸受10を下軸受締結ボルト14で下シリンダ6に締結した状態を示す平面図、図13は図12のE−E断面図、図14、図15は圧縮機構部の組立て手順を示すフローチャートである。
図1に示すように、2気筒回転式密閉型圧縮機1000は、密閉容器1内の上部に駆動源となる電動要素2が収納される。電動要素2は、クランクシャフト3により密閉容器1内の下部に位置する圧縮機構部30と連結し、圧縮機構部30を駆動する。圧縮機構部30は、上シリンダ5と下シリンダ6とを有する2気筒のものである。
上シリンダ5には、クランクシャフト3の上側偏心部3aに嵌合して上シリンダ5内でその内周面に沿って回転する上側ローリングピストン7aと、上側ローリングピストン7aに当接して往復運動する上側ベーン8a(図2参照)とが収納され、軸方向の上端面に上軸受9、下端面に中間仕切板4が組み合わされて、軸方向両開口部が閉塞される。
上軸受9は、上シリンダ5の上シリンダに設けられたネジ切り部5aに上軸受締結ボルト13で締結される。さらに、上吐出マフラ11、上軸受9、上シリンダ5、中間仕切板4は上側通しボルト15で下シリンダ6の下シリンダに設けられたネジ切り部6aに締結される。この際、上側通しボルト15は、上シリンダ5の上シリンダに設けられたキリ穴部5bを貫通する。
下シリンダ6には、クランクシャフト3の下側偏心部3bに嵌合して下シリンダ6内でその内周面に沿って回転する下側ローリングピストン7bと、下側ローリングピストン7bに当接して往復運動する下側ベーン8b(図2参照)とが収納され、軸方向の下端面に下軸受10、上端面に中間仕切板4が組み合わされて、軸方向両開口部が閉塞される。
下吐出マフラ12、下軸受10は、下シリンダ6の下シリンダに設けられたネジ切り部6aに下軸受締結ボルト14で締結される。さらに、下軸受10、下シリンダ6、中間仕切板4は下側通しボルト16で上シリンダ5の上シリンダに設けられたネジ切り部5aに締結される。この際、下側通しボルト16は、下シリンダ6の下シリンダに設けられたキリ穴部6bを貫通する。
吐出管17が、密閉容器1の上部に設けられる。上吐出マフラ11、下吐出マフラ12から吐出され、電動要素2を冷却した高圧の冷媒ガスが、吐出管17から図示しない冷媒回路へ送出される。
また、吸入側には、冷媒回路からの冷媒を貯留するアキュムレータ18が設けられる。アキュムレータ18から、上シリンダ5及び下シリンダ6に低圧の冷媒ガスを送出する吸入連結管19a及び吸入連結管19bが、アウターパイプ20a及びアウターパイプ20b、を介して上シリンダ5及び下シリンダ6の吸入口に接続される。インナーパイプ21a及びインナーパイプ21bが、アウターパイプ20a及びアウターパイプ20bと上シリンダ5及び下シリンダ6の吸入口との隙間を埋めるためにアウターパイプ20a及びアウターパイプ20b内に圧入される。
図2は圧縮機構部30の要部を示す分解斜視図で、図1では図示されていない上側ベーン8a、下側ベーン8bが示されている。図1で既に述べたように、上からクランクシャフト3に嵌合する上軸受9、上シリンダ5、上シリンダ5内に収納され、クランクシャフト3の上側偏心部3aに嵌合する上側ローリングピストン7a、上側ベーン8a、中間仕切板4、下シリンダ6内に収納され、クランクシャフト3の下側偏心部3b(図示せず)に嵌合する下側ローリングピストン7b、下側ベーン8b、下シリンダ6、下軸受10が主要な構成部品である。
以上のように構成された2気筒回転式密閉圧縮機の圧縮機構部30の組立手順(2気筒回転式密閉圧縮機の製造方法の一例)を以下説明する。
先ず、図3及び図4に示すように、上シリンダ5と上軸受9を3本の上軸受締結ボルト13を用いて、上シリンダに設けられたネジ切り部5aに固定する。このとき、上軸受9の内径と上シリンダ5の内径が同心となるよう組立てる(図14のS10)。上シリンダに設けられたネジ切り部5aは、軸中心に対して同一円周上に等ピッチで配置されるのが最も好ましい。但し、これに限定されるものではなく、それに近い配置であればよい。また、上シリンダに設けられたキリ穴部5bは、上シリンダに設けられたネジ切り部5aの間の3箇所に設けられる。従って、上シリンダに設けられたネジ切り部5aと、上シリンダに設けられたキリ穴部5bとは、クランクシャフト3の回転方向である周方向に交互に全体で6箇所に配置した構成となる。尚、図3では、圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出ポート付近も図示されているが、この実施の形態では、特に関係しないので言及しない。
次に、図5及び図6に示すように、下シリンダ6と下軸受10を3本の下軸受締結ボルト14を用いて、下シリンダに設けられたネジ切り部6aに固定する。このとき、下軸受10内径と下シリンダ6の内径が同心となるよう組立てる(図14のS20)。下シリンダに設けられたネジ切り部6aは、軸中心に対して同一円周上に等ピッチで配置されるのが最も好ましい。但し、これに限定されるものではなく、それに近い配置であればよい。また、下シリンダに設けられたキリ穴部6bは、下シリンダに設けられたネジ切り部6aの間の3箇所に設けられる。従って、下シリンダに設けられたネジ切り部6aと、下シリンダに設けられたキリ穴部6bとは、クランクシャフト3の回転方向である周方向に交互に全体で6箇所に配置した構成となる。尚、図5では、圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出ポート付近も図示されているが、この実施の形態では、特に関係しないので言及しない。
次に、図7に示すように、上シリンダ5の内部に上側ローリングピストン7a、上側ベーン8a(図示せず)を挿入し、クランクシャフト3を上軸受9の内径部へ挿入し、またクランクシャフト3の上側偏心部3aを上側ローリングピストン7aの内径部に装着させる(図14のS30)。
そして中間仕切板4の内径部にクランクシャフト3を通し、中間仕切板4の軸垂直方向の平面と上シリンダ5の軸垂直方向の平面とが密着するよう所定の位置に合わせる。さらに、クランクシャフト3の下側偏心部3bに下側ローリングピストン7bを装着する(図14のS40)。
次に、図8及び図9に示すように、下側ベーン8b(図示せず)を挿入した下シリンダ6と下軸受10の組立品(図5及び図6のもの)を組合せ、下軸受10の内径部にクランクシャフト3の内径部を挿入し、下シリンダ6の軸垂直方向の平面と中間仕切板4の軸垂直方向の平面を密着させる(図14のS50)。
そこで、下軸受10、下シリンダ6、中間仕切板4、上シリンダ5を締結するために、3本の下側通しボルト16を下シリンダに設けられたキリ穴部6bを通し、上シリンダに設けられたネジ切り部5aに固定する。この際上軸受9の内径部と下軸受10の内径部の同心度を出すためクランクシャフト3を回転させながら組立て、下側通しボルト16にて固定させる(図15のS60)。上シリンダに設けられたネジ切り部5aと、下シリンダに設けられたキリ穴部6bとは、下側通しボルト16が下シリンダに設けられたキリ穴部6bを軸方向に通り、上シリンダに設けられたネジ切り部5aに締結されるような同心の位置関係になっている。
また、下軸受締結ボルト14が締結される下シリンダに設けられたネジ切り部6aと、下シリンダに設けられたキリ穴部6bとは、クランクシャフト3の回転方向である周方向に交互に配置されている。そして、下シリンダに設けられたネジ切り部6aと、上シリンダに設けられたキリ穴部5bとは、同心の位置関係になっている。
次に、図10及び図11に示すように、上軸受9の外周部に上吐出マフラ11を例えば圧入等により装着し、上吐出マフラ11、上軸受9、上シリンダ5、中間仕切板4、下シリンダ6を締結するために、上側通しボルト15を上シリンダに設けられたキリ穴部5bを通し、下シリンダに設けられたネジ切り部6aに締結して固定させる(図15のS70)。夫々3本の上側通しボルト15と、下側通しボルト16とは、クランクシャフト3の回転方向である周方向に交互に配置されている。同一円周上で、等ピッチに配置されるのが最も好ましい。但し、それに近い配置であればよい。
その後、下シリンダ6と下軸受10を締結していた下軸受締結ボルト14を一旦外す。これは、下吐出マフラ12を下軸受締結ボルト14で固定するためである。図12及び図13に示すように、下軸受締結ボルト14を一旦外したら、下吐出マフラ12を下軸受10の外周部に例えば圧入等により装着し、再度下軸受締結ボルト14により下吐出マフラ12、下軸受10、下シリンダ6を締結させる(図15のS80)。
以上のように、圧縮機構部30がそれぞれ同数(本実施の形態では3本)の上側通しボルト15と下側通しボルト16によって交互に、クランクシャフト3の回転方向である同一円周上に等ピッチで締結されることにより、各部品のスラスト面にはそれぞれ均一な力が作用するため、従来の上シリンダ5、下シリンダ6と中間仕切板4の締結に、上軸受9及び下軸受10の外側で、上シリンダ5と中間仕切板4及び下シリンダ6と中間仕切板4とを専用のボルトを用いて夫々締結する方式や、上軸受9と上シリンダ5及び下軸受10と下シリンダ6をそれぞれ締結し、それらと中間仕切板4とを下シリンダ6側から下側通しボルト16のみで上シリンダに設けられたネジ切り部5aに締結する方式に比べて、締結の際に生じる上シリンダ5及び下シリンダ6の平面研磨部や内径研磨部の歪変形が低減するので、組立精度が高く、漏れ損失や摺動損失が低い、高効率圧縮機を得ることができる。尚、上側通しボルト15と下側通しボルト16はクランクシャフト3の回転方向である周方向に交互に配置されていればよい。上側通しボルト15と下側通しボルト16の本数は、最低限各2本あればよい。
また、圧縮機構部30を締結する上側通しボルト15、下側通しボルト16との間の円周ピッチを小さくすることにより、上シリンダ5及び下シリンダ6の平面研磨部が狭く設定でき、中間仕切板4を小型化できるため、材料費や加工費の低減による低価格の2気筒回転式密閉型圧縮機1000を得ることが出来る。
実施の形態2.
図16は実施の形態2を示す図で、2気筒回転式密閉型圧縮機2000の縦断面図である。
図16に示すように、本実施の形態の2気筒回転式密閉型圧縮機2000は、アキュムレータ18から1本の吸入連結管19が、上シリンダ5又は下シリンダ6の吸入口に接続される。図16の例は、吸入連結管19が上シリンダ5の吸入口に接続される。
圧縮機構部30の組立順序は実施の形態1と同一である。2気筒回転式密閉型圧縮機2000の組立において、圧縮機構部30と電動要素2を密閉容器1内に挿入した後、上シリンダ5の吸入口にアウターパイプ20を挿入し、その内部にインナーパイプ21を圧入する。その後アキュムレータ18からの吸入連結管19をアウターパイプ20に挿入してロウ付けする。下シリンダ6の吸入口は、吸入連結穴40を介して吸入連結管19に連通している。
アキュムレータ18からの吸入連結管19をアウターパイプ20に挿入してロウ付けする際の加熱により上シリンダ5及び下シリンダ6の内径研磨部や平面研磨部等が歪変形し、漏れ損失や摺動損失が大きくなり、圧縮効率が低下する可能性がある。
また、上シリンダ5及び下シリンダ6の双方に吸入連結管を有する2気筒回転式密閉型圧縮機1000(実施の形態1)は、圧縮機運転時のそれぞれの吸入連結管19a、吸入連結管19bにおける冷媒の圧力脈動が大きくなるため、圧縮効率が低下する可能性がある。
さらに、インナーパイプ21圧入時の衝撃が圧縮機構部30を固定している各ボルトのせん断力を上回ると、上軸受9の内径と下軸受10の内径の同心度がズレて、信頼性が低下する恐れがある。
そこで、図16に示すような吸入連結管19が1本の2気筒回転式密閉型圧縮機2000では、吸入連結管19が2本の2気筒回転式密閉型圧縮機に比べて、アキュムレータ18からの吸入連結管19をロウ付けする箇所が1箇所であることにより、圧縮機構部30への入熱量が低減し、上シリンダ5及び下シリンダ6の内径研磨部や平面研磨部等の歪変形が小さくなり、漏れ損失や摺動損失が低減するため、高効率の2気筒回転式密閉型圧縮機2000を得ることができる。
また、吸入連結管が1本の2気筒回転式密閉型圧縮機2000は、上シリンダ5及び下シリンダ6それぞれのシリンダ吸入口の手前で冷媒の流路が分岐しているため、吸入連結管が2本の2気筒回転式密閉型圧縮機1000に比べて圧力損失が低下し、更なる高効率化が図れる。
さらに、吸入連結管が1本の2気筒回転式密閉型圧縮機2000は、インナーパイプ21の圧入が1箇所であるため、インナーパイプ21の圧入による上軸受9の内径と下軸受10の内径の同心度への影響が低減し、更なる信頼性の向上が図れる。
そして、吸入連結管が1本の2気筒回転式密閉型圧縮機2000は、吸入連結管が2本の2気筒回転式密閉型圧縮機1000に比べて部品点数が少ないため、低価格の2気筒回転式密閉型圧縮機2000を得ることができる。
実施の形態3.
図17、図18は実施の形態3を示す図で、圧縮機構部30の要部断面図である。
実施の形態1および実施の形態2で示したように、各ボルトによる圧縮機構部30の締結により、上シリンダ5及び下シリンダ6の内径研磨部は歪変形することで真円度が悪化するため、漏れ損失や摺動損失が高くなる可能性がある。
そこで、内径研磨部への歪変形を低減するために、実施の形態1および実施の形態2で示された2気筒密閉型回転圧縮機の上シリンダに設けられたネジ切り部5a及び下シリンダに設けられたネジ切り部6aの端面に逃し部を設ける。
図17に示すように、上シリンダ5と上軸受9を上軸受締結ボルト13を用いて、上シリンダに設けられたネジ切り部5aを介して固定すると、上シリンダ5の内径研磨部が破線で示す通り歪変形する。
そこで、図18に示すように、上シリンダに設けられたネジ切り部5aの各平面研磨部側に、一定の深さに渡って円筒形状の、上シリンダのネジ切り部の端面に設けられた逃がし部5c、上シリンダのネジ切り部の端面に設けられた逃がし部5dを設けることにより、ボルト締結時の内径研磨部の歪変形を抑制することができる。
これにより、各ボルトによる圧縮機構部30の締結時に生じるシリンダの内径研磨部の真円度は改善され、組立精度が高く、漏れ損失や摺動損失が低い、高効率圧縮機を得ることができる。
図18においては、上シリンダ5、上軸受9、上軸受締結ボルト13を例に示したが、下シリンダ6、下軸受10、下軸受締結ボルト14の固定においても、上記と同様に下シリンダに設けられたネジ切り部6aの端面に同じ逃し部を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
実施の形態1を示す図で、2気筒回転式密閉型圧縮機の縦断面図である。 実施の形態1を示す図で、2気筒回転式密閉型圧縮機の圧縮機構部30を示す分解斜視図である。 実施の形態1を示す図で、上シリンダ5に上軸受9を上軸受締結ボルト13で固定した平面図である。 実施の形態1を示す図で、図3のA−A断面図である。 実施の形態1を示す図で、下シリンダ6に下軸受10を下軸受締結ボルト14で固定した平面図である。 実施の形態1を示す図で、図5のB−B断面図である。 実施の形態1を示す図で、上シリンダ5部分を組立て、下シリンダ6、下軸受10が未装着状態の圧縮機構部の断面図である。 実施の形態1を示す図で、下シリンダ6、下軸受10を取り付け、下側通しボルト16で下軸受10、下シリンダ6、中間仕切板4を上シリンダ5に締結する直前の状態を示す平面図である。 実施の形態1を示す図で、図8のC−C断面図である。 実施の形態1を示す図で、上側通しボルト15で、上吐出マフラ11、上軸受9、上シリンダ5、中間仕切板4を下シリンダ6に締結する直前、及び下軸受締結ボルト14を取り外した状態を示す平面図である。 実施の形態1を示す図で、図10のD−D断面図である。 実施の形態1を示す図で、下吐出マフラ12、下軸受10を下軸受締結ボルト14で下シリンダ6に締結した状態を示す平面図である。 実施の形態1を示す図で、図12のE−E断面図である。 実施の形態1を示す図で、圧縮機構部の組立て手順を示すフローチャート図である。 実施の形態1を示す図で、圧縮機構部の組立て手順を示すフローチャート図である。 実施の形態2を示す図で、2気筒回転式密閉型圧縮機の縦断面図である。 実施の形態3を示す図で、圧縮機構部30の要部断面図である。 実施の形態3を示す図で、圧縮機構部30の要部断面図である。
符号の説明
1 密閉容器、2 電動要素、3 クランクシャフト、3a 上側偏心部、3b 下側偏心部、4 中間仕切板、5 上シリンダ、5a 上シリンダに設けられたネジ切り部、5b 上シリンダに設けられたキリ穴部、5c 上シリンダのネジ切り部の端面に設けられた逃がし部、5d 上シリンダのネジ切り部の端面に設けられた逃がし部、6 下シリンダ、6a 下シリンダに設けられたネジ切り部、6b 下シリンダに設けられたキリ穴部、7a 上側ローリングピストン、7b 下側ローリングピストン、8a 上側ベーン、8b 下側ベーン、9 上軸受、10 下軸受、11 上吐出マフラ、12 下吐出マフラ、13 上軸受締結ボルト、14 下軸受締結ボルト、15 上側通しボルト、16 下側通しボルト、17 吐出管、18 アキュムレータ、19 吸入連結管、19a 吸入連結管、19b 吸入連結管、20 アウターパイプ、20a アウターパイプ、20b アウターパイプ、21 インナーパイプ、21a インナーパイプ、21b インナーパイプ、30 圧縮機構部、40 吸入連結穴、1000 2気筒回転式密閉型圧縮機、2000 2気筒回転式密閉型圧縮機。

Claims (3)

  1. 上シリンダと下シリンダとを有する2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法において、
    上軸受を上軸受締結ボルトを用いて前記上シリンダに固定し、
    下軸受を下軸受締結ボルトを用いて前記下シリンダに固定し、
    前記上シリンダの内部に上側ローリングピストン、上側ベーンを挿入し、クランクシャフトを上軸受内径部へ挿入し、前記クランクシャフトの上側偏心部を前記上側ローリングピストンの内径部に装着させ、
    中間仕切板の内径部に前記クランクシャフトを通し、前記中間仕切板の軸垂直方向の平面と前記上シリンダの軸垂直方向の平面とが密着するよう所定の位置に合わせ、前記クランクシャフトの下側偏心部に下側ローリングピストンを装着し、
    下側ベーンを挿入した前記下シリンダと前記下軸受の組立品を組合せ、前記下軸受の内径部に前記クランクシャフトを挿入し、前記下シリンダの軸垂直方向の平面と前記中間仕切板の軸垂直方向の平面を密着させ、
    前記下軸受、前記下シリンダ、前記中間仕切板を、下側通しボルトで前記上シリンダに締結し、
    前記上軸受の外周部に上吐出マフラを装着し、前記上吐出マフラ、前記上軸受、前記上シリンダ、前記中間仕切板を上側通しボルトで前記下シリンダに締結し、
    前記下シリンダと前記下軸受を締結していた前記下軸受締結ボルトを一旦外し、下吐出マフラを前記下軸受の外周部に装着し、前記下軸受締結ボルトにより前記下吐出マフラ、前記下軸受、前記下シリンダを締結し、
    前記上側通しボルトと、前記下側通しボルトとを、前記クランクシャフトの回転方向である周方向に少なくとも各2本交互に配置したことを特徴とする2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法
  2. 当該2気筒回転式密閉型圧縮機は、冷媒回路からの冷媒を貯留するアキュムレータと、このアキュムレータと前記上シリンダ又は前記下シリンダとを連結する吸入連結管とを備えたことを特徴とする請求項1記載の2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法
  3. 当該2気筒回転式密閉型圧縮機は、前記上側通しボルトをネジ止め固定する前記下シリンダに設けられたネジ切り部、及び前記下側通しボルトをネジ止め固定する前記上シリンダに設けられたネジ切り部は、各シリンダの軸方向に直交する両端面付近に所定の形状の逃し部を設けたことを特徴とする請求項1記載の2気筒回転式密閉型圧縮機の製造方法
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