JP2000291577A

JP2000291577A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2000291577A
Application number: JP11100577A
Authority: JP
Inventors: Keiko Ryu; 継紅劉; Nobuhiro Sawara; 伸宏佐原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP4206555B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ろう付け入熱によるエアギャップの悪化を防
止する。【解決手段】圧縮機本体とケーシングとを、ろう付け
入熱による残留変形の略極小点である節目点Ｋ１、Ｋ
２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５の少なくとも３点においてスポッ
ト溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、円筒状のケーシ
ング内にモータと圧縮機本体とを互いに同心に配置して
あるとともに、ケーシングの所定位置を貫通させて設け
た継手管に対して、圧縮機本体の内部空間と連通される
アキュムレータをろう付けによって固定してある圧縮機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、円筒状のケーシング内にモー
タと圧縮機本体とを互いに同心に配置してあるととも
に、ケーシングの所定位置を貫通させて設けた継手管に
対して、圧縮機本体のシリンダに圧入、連通されるイン
レットチューブと共にアキュムレータをろう付けによっ
て固定してある圧縮機が一般的に採用されている。

【０００３】そして、従来のこのような圧縮機において
は、圧縮機本体のシリンダとケーシングとを３ヶ所（図
７中矢印で示す３ヶ所であり、継手管を基準とす
る角度が５２．０°、２２．０°、１６５．０°に設定
されている）でスポット溶接することにより、圧縮機本
体の位置決めを達成している。ここで、シリンダは鋳鋼
製であり、材料費削減を目的として、ケーシングに対す
る溶接固定を達成する箇所にのみ肉を残している（図７
参照）。ただし、シリンダは、全周円形にして肉を鋳抜
きで減らすことも可能である。

【０００４】そして、図７に示す構成のシリンダ、全周
円形で肉を鋳抜きで減らしたシリンダに対して溶接設備
を共通化する場合には、図７に示す構成のシリンダに適
用できるように溶接位置を設定することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように溶接
位置が設定された場合において、溶接時に働く力を合成
すると、図８に示すように、との合力は、に対
して１．６倍の大きさで向きが逆になり、結果としてシ
リンダはの向きに押されての位置でケーシングとの
クリアランスが詰まる。

【０００６】このケーシングに対してシリンダが移動す
る方向とモータギャップが詰まる位置がほぼ一致する。

【０００７】以上より、溶接が原因となるシリンダの位
置ずれがモータ回転子の軸ずれおよび傾きを生じ、モー
タエアギャップを狭めていると考えられる。

【０００８】さらに、アキュムレータを継手管に対して
ろう付けするときの入熱でエアギャップが悪化すること
も知られている。

【０００９】したがって、これらが原因となって、エア
ギャップが大幅に悪化することになる。

【００１０】換言すれば、圧縮機のモータエアギャップ
は、アキュムレータろう付け入熱によるケーシングの残
留変形で芯ずれを生じ、しかも、上記従来の溶接位置は
スポット溶接平面における残留変形の影響を受けやすい
位置にあるので、ろう付け後はモータエアギャップの芯
ずれが大きく、モータ効率の低下、回転子と固定子との
接触などの不都合の原因になる。

【００１１】また、実験的に得られたデータから、エア
ギャップの悪化する変化量は、最大で約０．０５ｍｍで
あり、その内訳は、溶接の合力と入熱によるものと、ろ
う付け入熱によるものとがおよそ半分づつであることが
分かる。したがって、上述の不都合が発生することにな
ってしまう。

【００１２】さらに説明する。

【００１３】近年、家電製品、特に消費電力の大きいエ
アコンには、省エネルギー、小消費電力化が求められて
いる。そして、エアコンの消費電力は圧縮機のモータに
よるものが最も多いので、その高効率化を達成するため
に、リラクタンスＤＣモータなどが採用されるようにな
ってきている。

【００１４】このリラクタンスＤＣモータは、リラクタ
ンストルクと磁石トルクとを発生させるために、希土類
磁石を回転子に埋め込んでいる。そして、この希土類磁
石は磁力が非常に強いため、また、駆動させると回転子
と固定子との間に引き合う力が生まれるため、エアギャ
ップは偏りがないように確実に確保しなければならな
い。さらに、リラクタンスＤＣモータでは、対効率の観
点からエアギャップは狭いことが要求される。このエア
ギャップを狭くすることで効率を上げることができ、効
率が上がれば改善前の効率を維持してコストダウンする
設計仕様変更も可能であり、エアギャップ−効率−コス
トが密接に関わっている。

【００１５】また、エアギャップが均一でないと、所期
の効率が得られないばかりか、最悪の場合には回転子と
固定子とが接触し、回転子が回らない、騒音が大きくな
る、などの不都合が発生する。

【００１６】ここで、エアギャップの悪化する変化量は
上述のように最大で約０．０５ｍｍであり、他にも回転
軸と軸受けとの隙間で生ずる回転軸の倒れが約０．０５
ｍｍあるので、合計でエアギャップの２割を占める。こ
れら以外にも、磁力で引き寄せられて回転軸が撓むな
ど、エアギャップをさらに狭める要因がある。

【００１７】したがって、これらの要因を全て解消する
ことが最も好ましいのであるが、これらの要因を全て解
消することは実際上は到底不可能である。

【００１８】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ろう付け入熱によるエアギャップの悪化
を防止することができる圧縮機を提供することを目的と
している。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の圧縮機は、円
筒状のケーシング内にモータと圧縮機本体とを互いに同
心に配置してあるとともに、ケーシングの所定位置を貫
通させて設けた継手管に対して、圧縮機本体の内部空間
と連通されるアキュムレータをろう付けによって固定し
てあるものであって、前記圧縮機本体とケーシングと
を、ろう付け入熱による残留変形の略極小点である節目
点の少なくとも３点において溶接したものである。

【００２０】請求項２の圧縮機は、前記圧縮機本体とし
て、シリンダをフロントヘッドとリアヘッドとで挟持し
てあるとともに、シリンダの内部空間において回転可能
なロータリーピストンをモータの回転子と連結してある
ものを採用し、ケーシングとフロントヘッドとを、ろう
付け入熱による残留変形の略極小点である節目点の少な
くとも３点において溶接したものである。

【００２１】

【作用】請求項１の圧縮機であれば、圧縮機本体とケー
シングとを、ろう付け入熱による残留変形の略極小点で
ある節目点の少なくとも３点において溶接しているので
あるから、ろう付け入熱による残留変形がエアギャップ
芯ずれに及ぼす影響を最小限に抑えることができ、ひい
ては、エアギャップの不良率の低減とモータ効率の向上
を達成することができる。

【００２２】請求項２の圧縮機であれば、前記圧縮機本
体として、シリンダをフロントヘッドとリアヘッドとで
挟持してあるとともに、シリンダの内部空間において回
転可能なロータリーピストンをモータの回転子と連結し
てあるものを採用し、ケーシングとフロントヘッドと
を、ろう付け入熱による残留変形の略極小点である節目
点の少なくとも３点において溶接しているので、請求項
１の作用に加え、ろう付け入熱によるシリンダの内部空
間の歪みを低減することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の圧縮機の実施の態様を詳細に説明する。

【００２４】図１はこの発明の圧縮機の一実施態様を示
す縦断面図である。

【００２５】この圧縮機は、円筒状の主ケーシング１の
底部にボトムケーシング１ａを一体的に設けているとと
もに、主ケーシング１の内部にモータ２および圧縮機本
体３を互いに同心に設けている。そして、主ケーシング
１の所定位置に設けた継手管１ｂに対して、圧縮機本体
３のシリンダ３ａに圧入、連通されるインレットチュー
ブ４ａと共にアキュムレータ４の配管の全周をろう付け
によって連結している。

【００２６】前記モータ２は、例えば、リラクタンスＤ
Ｃモータであり、固定子巻線２ｂを有するとともに、主
ケーシング１に固定された固定子２ａと、図示しない永
久磁石を有するとともに、固定子２ａの内部に回転自在
に設けられた回転子２ｃとを有している。

【００２７】前記圧縮機本体３は、圧縮室として機能す
る内部空間３ｂを形成してなるシリンダ３ａと、シリン
ダ３ａを軸方向に挟持するフロントヘッド３ｃ、リアヘ
ッド３ｄと、内部空間３ｂ内に設けられたロータリーピ
ストン３ｅと、ロータリーピストン３ｅと嵌合されて回
転子２ｃとの連結を達成するクランク軸３ｆとを有して
いる。そして、フロントヘッド３ｃと主ケーシング１と
がスポット溶接により連結されている。なお、３ｇは、
シリンダ３ａ、フロントヘッド３ｃ、およびリアヘッド
３ｄを一体化する連結ボルトである。

【００２８】前記継手管１ｂは、シリンダ３ａと正対す
るように主ケーシング１を貫通する状態で設けられてい
る。そして、継手管１ｂに挿通され、かつろう付けされ
たインレットチューブ４ａの先端部は、シリンダ３ａの
側壁を貫通する貫通孔３ｈと連通されている。

【００２９】図２はフロントヘッド３ｃと主ケーシング
１とのスポット溶接位置、継手管１ｂの位置を説明する
概略図である。なお、図２においてＰ１、Ｐ２、Ｐ３は
従来のスポット溶接位置であり、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は等
間隔のスポット溶接位置であり、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ
４、Ｋ５は節目点（ろう付け入熱による残留変形が略極
小になる点）である。

【００３０】先ず、節目点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ
５について説明する。

【００３１】図３に示すように、主ケーシング１、ボト
ムケーシング１ａ、継手管１ｂ、インレットチューブ４
ａをシェル要素で、モータ２の固定子２ａをソリッド要
素で、モデル化し、有限要素法（ＦＥＭ）解析を行う。
なお、この解析を行うに当たって、ろう付け入熱を継手
管１ｂの端点に熱流束として設定し、また、継手管１ｂ
と主ケーシング１と周囲空気との間の熱伝達係数が非常
に小さいことから、短時間の過渡熱伝導解析を行うに
は、自由対流による熱の散逸を考慮せず、構造全体が断
熱状態にあると考える。また、荷重条件として各時刻の
温度分布による熱荷重を用い、拘束条件として固定子２
ａの内壁を完全固定する。

【００３２】このような条件下において、主ケーシング
１の外表面に軸方向に並ぶ点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける温
度の実測値（実線参照）と計算値（丸印参照）とは図４
に示すとおりであり、継手管１ｂから十分に離れた点
Ｃ、Ｄについては計算値と実測値とがよく一致し、継手
管１ｂに比較的近い点Ａ、Ｂについては最初の数秒間を
除いて計算値と実測値とが概ね一致している。したがっ
て、計算結果と試験結果とは総じて相関関係がとれてい
ると考えてよい。換言すれば、ＦＥＭ解析の妥当性が確
認できた。

【００３３】図５は計算により求められた温度分布を用
いてスポット溶接平面における残留変形を示す図であ
る。

【００３４】この図から分かるように、残留変形が殆ど
残らない節目点は、α＝±３１．０°、β＝±１０１．
０°の場所に位置することが分かる。また、β〜（３６
０．０−β）の領域においても残留変形が全般的に非常
に小さいことが分かる。

【００３５】次いで、図６を参照して残留変形に起因す
るモータのエアギャップ芯ずれを説明する。なお、以下
の説明においては、シリンダ３ａ、フロントヘッド３
ｃ、リアヘッド３ｄとクランク軸３ｆなどからなるメカ
部は、主ケーシング１ａ、継手管１ｂとインレットチュ
ーブ４ａと比べ、剛性が非常に高いので、完全剛体とみ
なしている。

【００３６】スポット溶接平面から回転子上部までの距
離をＬとすれば、回転子上部での芯ずれは次の（１）
（２）（３）式から算出することができる。Ｕ＝Ｕ０＋Ｌ×θｙ・・・（１）Ｖ＝Ｖ０＋Ｌ×θｘ・・・（１） δ＝（Ｕ²＋Ｖ²）^1/2 ・・・（３）ここで、Ｕ０、Ｖ０は、スポット溶接平面の中心点（図
２中の点Ｏを参照）におけるｘ、ｙ方向の並進残留変
位、θｙ、θｘは中心点Ｏにおけるｘ、ｙ軸周りの回転
残留変位である。

【００３７】そして、スポット溶接位置を点Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３に設定した場合、点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に設定し
た場合、節目点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５の少なく
とも３点に設定した場合のそれぞれについて回転子上部
でのエアギャップの芯ずれを計算したところ、表１に示
す計算結果が得られた。なお、単位はμｍである。

【００３８】

【表１】表１から分かるように、従来の溶接点を採用した場合の
エアギャップ芯ずれが最も大きい。また、従来の溶接点
を採用した場合には、芯ずれの計算結果と実測結果とが
ほぼ一致している。

【００３９】また、芯ずれの方向を、図２に〜の矢
印で示す。ここで、従来の溶接点を採用した場合には、
芯ずれの方向の計算結果と実測結果とが概ね一致してい
る。なお、矢印は等間隔の溶接点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を
採用した場合に対応し、矢印は従来の溶接点Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３を採用した場合に対応し、矢印は節目点Ｋ２
〜Ｋ４を採用した場合に対応し、矢印は、節目点
Ｋ３〜Ｋ５を採用した場合、Ｋ１〜Ｋ４を採用した場
合、Ｋ１〜Ｋ５を採用した場合、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ５を採
用した場合にそれぞれ対応している。

【００４０】そして、従来の溶接点による最大芯ずれに
対する節目点を採用した場合の芯ずれの割合は、１４．
３％〜４４．９％であり、芯ずれを大幅に低減できてい
ることが分かる。

【００４１】したがって、芯ずれを最も小さくするため
には、節目点Ｋ３〜Ｋ５を採用することが最も好まし
い。ただし、実際の量産形態で溶接による中心軸のずれ
を考慮すると、節目点Ｋ１〜Ｋ４、またはＫ２〜Ｋ４を
採用することが好ましい。

【００４２】この結果、ろう付け入熱による残留変形が
エアギャップ芯ずれに及ぼす影響を最小限に抑えること
ができ、ひいては、エアギャップの不良率の低減、モー
タ効率の向上を達成することができる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１の発明は、ろう付け入熱による
残留変形がエアギャップ芯ずれに及ぼす影響を最小限に
抑えることができ、ひいては、エアギャップの不良率の
低減とモータ効率の向上を達成することができるという
特有の効果を奏する。

【００４４】請求項２の発明は、請求項１の効果に加
え、ろう付け入熱によるシリンダの内部空間の歪みを低
減することができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の圧縮機の一実施態様を示す縦断面図
である。

【図２】フロントヘッドと主ケーシングとのスポット溶
接位置、継手管の位置を説明する概略図である。

【図３】主ケーシング、ボトムケーシング、継手管、イ
ンレットチューブをシェル要素で、モータの固定子をソ
リッド要素で、モデル化した状態を示す図である。

【図４】主ケーシングの外表面に軸方向に並ぶ点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄにおける温度の実測値（実線参照）と計算値
（丸印参照）とを示す図である。

【図５】計算により求められた温度分布を用いてスポッ
ト溶接平面における残留変形を示す図である。

【図６】残留変形に起因するモータのエアギャップ芯ず
れを説明する図である。

【図７】従来の圧縮機のシリンダの形状および溶接位置
を示す図である。

【図８】溶接時に働く力を説明する図である。

【符号の説明】

１主ケーシング１ｂ継手管２モータ２ｃ回転子３圧縮機本体３ａシリンダ３ｂ内部空間３ｃフロントヘッド３ｄリアヘッド３ｅロータリーピストン４アキュムレータＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５
節目点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H003 AA05 AB04 AC03 CD01 CD07 CE02 CE03 CE05 CF04 3H029 AA04 AA13 AA21 BB11 BB31 BB42 BB47 CC02 CC07 CC09 CC26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のケーシング（１）内にモータ
（２）と圧縮機本体（３）とを互いに同心に配置してあ
るとともに、ケーシング（１）の所定位置を貫通させて
設けた継手管（１ｂ）に対して、圧縮機本体（３）の内
部空間と連通されるアキュムレータ（４）をろう付けに
よって固定してある圧縮機であって、前記圧縮機本体（３）とケーシング（１）とを、ろう付
け入熱による残留変形の略極小点である節目点（Ｋ１）
（Ｋ２）（Ｋ３）（Ｋ４）（Ｋ５）の少なくとも３点に
おいて溶接してあることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】前記圧縮機本体（３）は、シリンダ（３
ａ）をフロントヘッド（３ｃ）とリアヘッド（３ｄ）と
で挟持してあるとともに、シリンダ（３ａ）の内部空間
（３ｂ）において回転可能なロータリーピストン（３
ｅ）をモータ（２）の回転子（２ｃ）と連結してあり、
ケーシング（１）とフロントヘッド（３ｃ）とを、ろう
付け入熱による残留変形の略極小点である節目点（Ｋ
１）（Ｋ２）（Ｋ３）（Ｋ４）（Ｋ５）の少なくとも３
点において溶接してある請求項１に記載の圧縮機。