JP2017180123A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機筐体とステータとの溶接部の溶接状態の信頼性を高める。【解決手段】冷媒の吸入部及び冷媒の吐出部が設けられた円筒状の圧縮機筐体と、圧縮機筐体内に配置され吸入部から吸入された冷媒を圧縮するためのシリンダ及びピストンを有する圧縮部と、圧縮部のピストンが設けられた回転軸と、圧縮機筐体の内部に固定され回転軸の一端側を回転自在に支持する軸受部と、円筒状のステータと、回転軸の他端側に設けられてステータ内で回転するロータとを有し回転軸を介して圧縮部を駆動するモータと、を備えるロータリ圧縮機において、ステータの外周部は凹部を有すると共に圧縮機筐体の内周部に中間ばめ状態で固定され圧縮機筐体は、ステータの凹部と接合された溶接部を有する。【選択図】図１０

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

ロータリ圧縮機としては、モータのステータを圧縮機筐体内に、例えば締まりばめ状態で固定したり、あるいは隙間ばめ状態でスポット溶接によって圧縮機筐体とステータとが接合したりするものが知られている。関連技術のロータリ圧縮機としては、圧縮機筐体とステータとを接合する溶接部を適正に形成するために、圧縮機筐体の外周部に形成された貫通穴や止め穴（非貫通穴）を介して、圧縮機筐体の内周面とステータの外周面とがスポット溶接された構成がある。

特開２００６−２２６２４２号公報 特許第５４３０２０８号公報

しかしながら、上述した関連技術のロータリ圧縮機では、圧縮機筐体に貫通穴を形成した場合、溶融した金属材が貫通穴内に十分に充填されない場合があり、圧縮機筐体とステータとの溶接状態が不安定になるおそれがある。また、圧縮機筐体の外周部に止まり穴を形成した場合、止まり穴を加工するドリル等の穴あけ工具の先端の刃先角度等によって、止まり穴の底部が平坦面でなく、例えば１２０度程度をなす円錐状となる。このため、溶接時の溶接ワイヤの先端と止まり穴の底部との接触位置にバラツキが生じやすく、溶接条件が不安定になるので、圧縮機筐体とステータとの溶接部の溶接状態の安定性が乏しい問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧縮機筐体とステータとの溶接部の溶接状態の信頼性を高めることができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の開示するロータリ圧縮機の一態様は、冷媒の吸入部及び冷媒の吐出部が設けられた円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体内に配置され、前記吸入部から吸入された冷媒を圧縮するためのシリンダ及びピストンを有する圧縮部と、前記圧縮部の前記ピストンが設けられた回転軸と、前記圧縮機筐体の内部に固定され前記回転軸の一端側を回転自在に支持する軸受部と、円筒状のステータと、前記回転軸の他端側に設けられて前記ステータ内で回転するロータとを有し前記回転軸を介して前記圧縮部を駆動するモータと、を備えるロータリ圧縮機において、前記ステータの外周部は凹部を有すると共に前記圧縮機筐体の内周部に中間ばめ状態で固定され、前記圧縮機筐体は前記ステータの前記凹部と接合された溶接部を有する。

本願の開示するロータリ圧縮機の一態様によれば、圧縮機筐体とステータとの溶接部の溶接状態の信頼性を高めることができる。

図１は、実施例のロータリ圧縮機を示す縦断面図である。 図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す横断面図である。 図３は、実施例のロータリ圧縮機のステータとロータの組立前を示す縦断面図である。 図４は、実施例のロータリ圧縮機のステータとロータの組立後を示す縦断面図である。 図５は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部及びステータと、圧縮機筐体の胴部との嵌合前の状態を示す縦断面図である。 図６は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部及びステータと、圧縮機筐体の胴部との嵌合後の状態を示す縦断面図である。 図７は、実施例のロータリ圧縮機のステータの要部を示す斜視図である。 図８は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮機筐体とステータとのアーク溶接部を図１のＡ−Ａ線に沿って示す横断面図である。 図９は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮機筐体とステータとの溶接前の状態を拡大して示す横断面図である。 図１０は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮機筐体とステータとの溶接後の状態を拡大して示す横断面図である。 図１１は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮機筐体とステータとのアーク溶接部の位置を示す側面図である。

以下に、本発明の開示するロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本発明の開示するロータリ圧縮機が限定されるものではない。

（ロータリ圧縮機の構成）
図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図である。図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す横断面図である。

図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体１０の下部に配置された圧縮部１２と、圧縮機筐体１０の上部に配置され、回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、を備えている。

モータ１１のステータ１１１は、円筒状に形成されており、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの内周面にガスシールドアークスポット溶接（以下、アーク溶接と称する。）されて固定される。本発明のロータリ圧縮機１の特徴的な構成である圧縮機筐体１０の胴部１０Ａとステータ１１１との溶接状態及び組立方法については後述する。ロータ１１２は、円筒状のステータ１１１の内部に配置されており、モータ１１と圧縮部１２とを機械的に接続する回転軸１５に焼きばめされて固定されている。

圧縮部１２は、第１の圧縮部１２Ｓと第２の圧縮部１２Ｔとを備えており、第２の圧縮部１２Ｔは、第１の圧縮部１２Ｓの上側に配置されている。図２に示すように、第１の圧縮部１２Ｓは、環状の第１シリンダ１２１Ｓを備えている。第１シリンダ１２１Ｓは、環状の外周から張り出した第１側方張出部１２２Ｓを備え、第１側方張出部１２２Ｓには、第１吸入孔１３５Ｓと第１ベーン溝１２８Ｓが放射状に設けられている。また、第２の圧縮部１２Ｔは、環状の第２シリンダ１２１Ｔを備えている。第２シリンダ１２１Ｔは、環状の外周から張り出した第２側方張出部１２２Ｔを備え、第２側方張出部１２２Ｔには、第２吸入孔１３５Ｔと第２ベーン溝１２８Ｔが放射状に設けられている。

図２に示すように、第１シリンダ１２１Ｓには、モータ１１の回転軸１５と同心に、円形の第１シリンダ内壁１２３Ｓが形成されている。第１シリンダ内壁１２３Ｓ内には、第１シリンダ１２１Ｓの内径よりも小さい外径の第１環状ピストン１２５Ｓが配置され、第１シリンダ内壁１２３Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する第１シリンダ室１３０Ｓが形成される。第２シリンダ１２１Ｔには、モータ１１の回転軸１５と同心に、円形の第２シリンダ内壁１２３Ｔが形成されている。第２シリンダ内壁１２３Ｔ内には、第２シリンダ１２１Ｔの内径よりも小さい外径の第２環状ピストン１２５Ｔが配置され、第２シリンダ内壁１２３Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する第２シリンダ室１３０Ｔが形成される。

第１ベーン溝１２８Ｓは、第１シリンダ１２１Ｓの第１シリンダ内壁１２３Ｓから径方向に、シリンダ高さ全域に亘って形成され、第１ベーン溝１２８Ｓ内に、平板状の第１ベーン１２７Ｓが摺動自在に嵌合されている。第２ベーン溝１２８Ｔは、第２シリンダ１２１Ｔの第２シリンダ内壁１２３Ｔから径方向に、シリンダ高さ全域に亘って形成され、第２ベーン溝１２８Ｔ内に、平板状の第２ベーン１２７Ｔが摺動自在に嵌合されている。

図２に示すように、第１ベーン溝１２８Ｓの径方向外側には、第１側方張出部１２２Ｓの外周部から第１ベーン溝１２８Ｓに連通するように第１スプリング穴１２４Ｓが形成されている。第１スプリング穴１２４Ｓには、第１ベーン１２７Ｓの背面を押圧する第１ベーンスプリング１２６Ｓ（図１参照）が挿入されている。第２ベーン溝１２８Ｔの径方向外側には、第２側方張出部１２２Ｔの外周部から第２ベーン溝１２８Ｔに連通するように第２スプリング穴１２４Ｔが形成されている。第２スプリング穴１２４Ｔには、第２ベーン１２７Ｔの背面を押圧する第２ベーンスプリング１２６Ｔ（図１参照）が挿入されている。

ロータリ圧縮機１の起動時は、この第１ベーンスプリング１２６Ｓの反発力により、第１ベーン１２７Ｓが、第１ベーン溝１２８Ｓ内から第１シリンダ室１３０Ｓ内に突出し、その先端が、第１環状ピストン１２５Ｓの外周面に当接し、第１ベーン１２７Ｓにより、第１シリンダ室１３０Ｓが、第１吸入室１３１Ｓと、第１圧縮室１３３Ｓとに区画される。また、同様に、第２ベーンスプリング１２６Ｔの反発力により、第２ベーン１２７Ｔが、第２ベーン溝１２８Ｔ内から第２シリンダ室１３０Ｔ内に突出し、その先端が、第２環状ピストン１２５Ｔの外周面に当接し、第２ベーン１２７Ｔにより、第２シリンダ室１３０Ｔが、第２吸入室１３１Ｔと、第２圧縮室１３３Ｔとに区画される。

また、第１シリンダ１２１Ｓには、第１ベーン溝１２８Ｓの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを開口部Ｒ（図１参照）で連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、第１ベーン１２７Ｓに冷媒の圧力により背圧をかける第１圧力導入路１２９Ｓが形成されている。なお、圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒は、第１スプリング穴１２４Ｓからも導入される。また、第２シリンダ１２１Ｔには、第２ベーン溝１２８Ｔの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを開口部Ｒ（図１参照）で連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、第２ベーン１２７Ｔに冷媒の圧力により背圧をかける第２圧力導入路１２９Ｔが形成されている。なお、圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒は、第２スプリング穴１２４Ｔからも導入される。

第１シリンダ１２１Ｓの第１側方張出部１２２Ｓには、第１吸入室１３１Ｓに外部から冷媒を吸入するために、第１吸入室１３１Ｓと外部とを連通させる第１吸入孔１３５Ｓが設けられている。第１吸入孔１３５Ｓは、圧縮機筐体１０に設けられた吸入部としての下吸入管１３４Ｓを介してアキュムレータ（図示せず）と連結されている。第２シリンダ１２１Ｔの第２側方張出部１２２Ｔには、第２吸入室１３１Ｔに外部から冷媒を吸入するために、第２吸入室１３１Ｔと外部とを連通させる第２吸入孔１３５Ｔが設けられている。第２吸入孔１３５Ｔは、圧縮機筐体１０に設けられた吸入部としての上吸入管１３４Ｔを介してアキュムレータ（図示せず）と連結されている。第１吸入孔１３５Ｓ及び第２吸入孔１３５Ｔの断面は円形である。

また、図１に示すように、第１シリンダ１２１Ｓと第２シリンダ１２１Ｔの間には、中間仕切板１４０が配置され、第１シリンダ１２１Ｓの第１シリンダ室１３０Ｓ（図２参照）と第２シリンダ１２１Ｔの第２シリンダ室１３０Ｔ（図２参照）とを仕切っている。中間仕切板１４０は、第１シリンダ１２１Ｓの上端部と第２シリンダ１２１Ｔの下端部を閉塞している。

第１シリンダ１２１Ｓの下端部には、下端板１６０Ｓが配置され、第１シリンダ１２１Ｓの第１シリンダ室１３０Ｓを閉塞している。また、第２シリンダ１２１Ｔの上端部には、上端板１６０Ｔが配置され、第２シリンダ１２１Ｔの第２シリンダ室１３０Ｔを閉塞している。下端板１６０Ｓは、第１シリンダ１２１Ｓの下端部を閉塞し、上端板１６０Ｔは、第２シリンダ１２１Ｔの上端部を閉塞している。

下端板１６０Ｓには、副軸受部１６１Ｓが配置され、副軸受部１６１Ｓに、回転軸１５の副軸部１５１が回転自在に支持されている。上端板１６０Ｔには、主軸受部１６１Ｔが配置され、主軸受部１６１Ｔに、回転軸１５の主軸部１５３が回転自在に支持されている。

回転軸１５は、互いに１８０°位相をずらして偏心させた第１偏心部１５２Ｓと第２偏心部１５２Ｔとを備え、第１偏心部１５２Ｓは、第１の圧縮部１２Ｓの第１環状ピストン１２５Ｓに回転自在に嵌合し、第２偏心部１５２Ｔは、第２の圧縮部１２Ｔの第２環状ピストン１２５Ｔに回転自在に嵌合している。

回転軸１５が回転すると、第１環状ピストン１２５Ｓが、第１シリンダ内壁１２３Ｓに沿って第１シリンダ１２１Ｓ内を図２の時計回りに公転し、これに追随して第１ベーン１２７Ｓが往復運動する。この第１環状ピストン１２５Ｓ及び第１ベーン１２７Ｓの運動により、第１吸入室１３１Ｓ及び第１圧縮室１３３Ｓの容積が連続的に変化し、圧縮部１２は、連続的に冷媒を吸入し圧縮して吐出する。また、回転軸１５が回転すると、第２環状ピストン１２５Ｔが、第２シリンダ内壁１２３Ｔに沿って第２シリンダ１２１Ｔ内を図２の時計回りに公転し、これに追随して第２ベーン１２７Ｔが往復運動する。この第２環状ピストン１２５Ｔ及び第２ベーン１２７Ｔの運動により、第２吸入室１３１Ｔ及び第２圧縮室１３３Ｔの容積が連続的に変化し、圧縮部１２は、連続的に冷媒を吸入し圧縮して吐出する。

図１に示すように、下端板１６０Ｓの下側には、下端板カバー１７０Ｓが配置され、下端板１６０Ｓとの間に下マフラー室１８０Ｓを形成している。そして、第１の圧縮部１２Ｓは、下マフラー室１８０Ｓに開口している。すなわち、下端板１６０Ｓの第１ベーン１２７Ｓ近傍には、第１シリンダ１２１Ｓの第１圧縮室１３３Ｓと下マフラー室１８０Ｓとを連通する第１吐出孔１９０Ｓ（図２参照）が設けられ、第１吐出孔１９０Ｓには、圧縮された冷媒の逆流を防止する図示しないリード弁型の第１吐出弁が配置されている。

下マフラー室１８０Ｓは、環状に形成された１つの室であり、第１の圧縮部１２Ｓの吐出側を、下端板１６０Ｓ、第１シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、第２シリンダ１２１Ｔ及び上端板１６０Ｔを貫通する冷媒通路１３６（図２参照）を通して上マフラー室１８０Ｔ内に連通させる連通路の一部である。下マフラー室１８０Ｓは、吐出冷媒の圧力脈動を低減させる。また、第１吐出弁に重ねて、第１吐出弁の撓み開弁量を制限するための図示しない第１吐出弁押さえが、第１吐出弁と共にリベットにより固定されている。第１吐出孔１９０Ｓ、第１吐出弁及び第１吐出弁押さえは、下端板１６０Ｓの第１吐出弁部を構成している。

図１に示すように、上端板１６０Ｔの上側には、上端板カバー１７０Ｔが配置され、上端板１６０Ｔとの間に上マフラー室１８０Ｔを形成している。上端板１６０Ｔの第２ベーン１２７Ｔ近傍には、第２シリンダ１２１Ｔの第２圧縮室１３３Ｔと上マフラー室１８０Ｔとを連通する第２吐出孔１９０Ｔ（図２参照）が設けられ、第２吐出孔１９０Ｔには、圧縮された冷媒の逆流を防止する図示しないリード弁型の第２吐出弁が配置されている。また、第２吐出弁に重ねて、第２吐出弁の撓み開弁量を制限するための図示しない第２吐出弁押さえが、第２吐出弁と共にリベットにより固定されている。上マフラー室１８０Ｔは、吐出冷媒の圧力脈動を低減させる。第２吐出孔１９０Ｔ、第２吐出弁及び第２吐出弁押さえは、上端板１６０Ｔの第２吐出弁部を構成している。

下端板カバー１７０Ｓ、下端板１６０Ｓ、第１シリンダ１２１Ｓ及び中間仕切板１４０は、下側から挿通されて第２シリンダ１２１Ｔに設けられたメネジにネジ込まれた複数の通しボルト１７５により第２シリンダ１２１Ｔに締結される。上端板カバー１７０Ｔ及び上端板１６０Ｔは、上側から挿通されて第２シリンダ１２１Ｔに設けられたメネジにネジ込まれた通しボルト１７４により第２シリンダ１２１Ｔに締結される。複数の通しボルト１７４，１７５等により一体に締結された下端板カバー１７０Ｓ、下端板１６０Ｓ、第１シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、第２シリンダ１２１Ｔ、上端板１６０Ｔ及び上端板カバー１７０Ｔは、圧縮部１２を構成している。圧縮部１２のうち、上端板１６０Ｔの外周部が、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａにアーク溶接部１６３Ａにより接合され、圧縮部１２を圧縮機筐体１０に固定している。上端板１６０Ｔと胴部１０Ａとの寸法関係については後述する。

冷媒回路の低圧冷媒は、図示しないアキュムレータ及び第１シリンダ１２１Ｓの第１吸入孔１３５Ｓ（図２参照）を介して第１の圧縮部１２Ｓに導かれる。また、冷媒回路の低圧冷媒は、図示しないアキュムレータ及び第２シリンダ１２１Ｔの第２吸入孔１３５Ｔ（図２参照）を介して第２の圧縮部１２Ｔに導かれる。すなわち、第１吸入孔１３５Ｓ及び第２吸入孔１３５Ｔは、冷媒回路の蒸発器に並列に対して接続されている。

圧縮機筐体１０の天部には、冷媒回路と接続し高圧冷媒を冷媒回路の凝縮器側に吐出する吐出部としての吐出管１０７が接続されている。すなわち、第１吐出孔１９０Ｓ及び第２吐出孔１９０Ｔは、冷媒回路の凝縮器に接続されている。

圧縮機筐体１０内には、軸方向において第２シリンダ１２１Ｔの高さ程度まで潤滑油が封入されている。また、潤滑油は、回転軸１５の下部に挿入される図示しないポンプ羽根により、回転軸１５の下端部に取付けられた給油パイプ１６から吸上げられ、圧縮部１２を循環し、摺動部品（第１環状ピストン１２５Ｓ及び第２環状ピストン１２５Ｔ）の潤滑を行なうと共に、圧縮部１２の微小隙間をシールする。

（ロータリ圧縮機の特徴的な構成）
次に、図３〜図８を参照して実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。図３は、実施例のロータリ圧縮機１のステータ１１１とロータ１１２の組立前を示す縦断面図である。図４は、実施例のロータリ圧縮機１のステータ１１１とロータ１１２の組立後を示す縦断面図である。図５は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮部１２及びステータ１１１と圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの嵌合前の状態を示す縦断面図である。図６は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮部１２及びステータ１１１と圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの嵌合後の状態を示す縦断面図である。図７は、実施例のロータリ圧縮機１のステータ１１１の要部を示す斜視図である。図８は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮機筐体１０とステータ１１１とのアーク溶接部を図１のＡ−Ａ線に沿って示す横断面図である。

図３に示すように、モータ１１のロータ１１２の外径φＤｒは、ステータ１１１の内径φＤｔよりも小さく形成されており、ロータ１１２の外周面とステータ１１１の内周面との間の隙間が確保されている。ロータ１１２とステータ１１１とを芯出しするギャップゲージ２００のシム２０１の厚さは、ロータ１１２の外周面とステータ１１１の内周面との間の隙間よりも薄くなっている。

図５に示すように、モータ１１のステータ１１１の外径φＤｓは、圧縮部１２の上端板１６０Ｔの外径φＤｂよりも大きく形成されている（φＤｓ＞φＤｂ）。また、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの内径φＤｍは、ステータ１１１の外径φＤｓとほぼ等しく形成されている（φＤｍ＝φＤｓ）。

図７に示すように、ステータ１１１は、回転軸１５の軸方向に積層された複数の金属板としての鋼板１１１ａを有する。鋼板１１１ａは、環状に形成されており、図８に示すように、内周部にステータコイル１１１ｂが巻き付け部に巻回されている。

図７及び図８に示すように、複数の鋼板１１１ａの面内方向には、隣接する鋼板１１１ａ同士が積層方向に対して接合された複数のカシメ接合部１１３が、鋼板１１１ａの厚み方向に変形して設けられている。カシメ接合部１１３は、鋼板１１１ａの厚み方向における一方の面から他方の面へ膨出する窪み状に形成されている。カシメ接合部１１３は、鋼板１１１ａの積層方向（ステータ１１１の軸方向）から見て、矩形状の窪みとして形成されており、鋼板１１１ａの外周部の近傍に位置している。複数のカシメ接合部１１３は、ステータ１１１の外周部に沿って所定の間隔をあけて配置されている。

また、ステータ１１１の外周部、つまり各鋼板１１１ａの外周部には、圧縮機筐体１０内にステータ１１１が嵌め込まれた状態で圧縮機筐体１０の内周部との間に所定の間隙をあける複数の凹部１６４が設けられている。複数の凹部１６４は、ステータ１１１の外周部の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。実施例では、ステータ１１１の周方向に対して９個の凹部１６４が等間隔をあけて配置されている。

凹部１６４は、ステータ１１１の径方向においてカシメ接合部１１３に対応する位置に形成されており、カシメ接合部１１３の塑性変形時に鋼板１１１ａの径方向に対する変形量を許容する、すなわち鋼板１１１ａの変形を逃がすためのカシメ逃げ部として設けられている。本実施例では、カシメ逃げ部として機能する凹部１６４を、アーク溶接時に圧縮機筐体１０を接合する凹部１６４としても利用する。凹部１６４の断面形状は、ステータ１１１の軸方向から見て矩形状に形成されたが、形状を限定するものではない。

また、凹部１６４は、鋼板１１１ａの製造工程でプレス加工（打ち抜き加工）によって、鋼板１１１ａの外形加工と同時に形成されるので、鋼板１１１ａの外周部に凹部１６４を別途に加工する工程を設定することなく形成することができる。このため、ステータ１１１が凹部１６４を有することに伴って加工コストの増加を招くことはない。凹部１６４は、プレス加工により形成されるので、加工精度のバラツキを抑えられる。後述するが、凹部１６４は、ステータ１１１の径方向に対する深さｄが０．３ｍｍ以下に形成されている。

また、ステータ１１１の外周部には、潤滑油の流路となる複数の油溝１６６が軸方向にわたって形成されている。複数の油溝１６６は、ステータ１１１の外周部の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置されており、周方向において各凹部１６４の間に配置されている。

図８に示すように、胴部１０Ａは、鋼板を筒状に巻いて端部同士を突合せ溶接により接合して円筒形に形成したものである。このため、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａは、内径φＤｍの寸法精度及び真円度は、深絞り加工や機械加工されたものに比べて低い（突合せ溶接部１６５を図８に示す）。

ここで、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａ内に、回転軸１５により接続されたモータ１１及び圧縮部１２を固定する方法を説明する。図３及び図４に示すように、モータ１１を組立てるときは、底部に円形の凹部２１１を有する円筒形の組立治具２１０の上端部にステータ１１１を載置し、ステータ１１１の上部に、外周部に複数のシム２０１が取付けられたギャップゲージ２００をセットする。

回転軸１５にロータ１１２が固定された圧縮部１２を、ロータ１１２を下側にして下降させ、回転軸１５の端部をギャップゲージ２００の上側凸部２０２に当接させる。圧縮部１２をさらに下降させると、ロータ１１２は、ギャップゲージ２００のシム２０１にガイドされてステータ１１１内に挿入され、ギャップゲージ２００を下方に押し込む。図４に示すように、ギャップゲージ２００の下側凸部２０３が組立治具２１０の凹部２１１に嵌合すると、ロータ１１２がステータ１１１内に完全に挿入されてシム２０１により芯出しされ、モータ１１が組立てられる。

次に、図５及び図６に示すように、組立治具２１０上にモータ１１及び圧縮部１２が載置された状態で、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａを圧縮部１２の上端板１６０Ｔ及びモータ１１のステータ１１１に嵌合する。胴部１０Ａと上端板１６０Ｔとの嵌合は、一般的な圧入や焼ばめに比べて軽度の圧入や軽度の焼ばめとする。

本実施例では、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの内径φＤｍとステータ１１１の外径φＤｓとがほぼ等しく形成されており、胴部１０Ａ内にステータ１１１が中間ばめ状態で嵌め込まれる。ここで、中間ばめとは、圧縮機筐体１０の内径φＤｍの最大許容寸法よりもステータ１１１の外径φＤｓの最小許容寸法が小さく、圧縮機筐体１０の内径φＤｍの最小許容寸法よりもステータ１１１の外径φＤｓの最大許容寸法が小さいという、相反するはめあい条件である。したがって、一般に、中間ばめには、圧縮機筐体１０の内周面とステータ１１１の外周面との間に隙間が生じたり、しめしろが生じたりする場合を含むが、実際には、上述したように、円筒状の圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの真円度にばらつきが生じるので、圧縮機筐体１０の内周部とステータ１１１の外周部との間に所定のしめしろが生じて嵌合する。

実施例における中間ばめとは、圧縮機筐体１０の内周面とステータ１１１の外周面とが、締まりばめのしめしろに比較してしめしろが少なく、ステータ１１１の径方向に加わる応力が比較的に小さい状態で嵌め込まれた状態を指す。つまり、実施例における中間ばめとは、隙間ばめと異なり、圧縮機筐体１０内にステータ１１１が嵌め込まれた状態であり、締まりばめのしめしろよりも小さい所定のしめしろを有する嵌合状態を指す。このような中間ばめ状態で固定するため、具体的には、図５に示すように、加熱して拡径させた圧縮機筐体１０を、ステータ１１１に組み付けることで、軽度の焼きばめを行う。軽度の焼ばめを行うことで、圧縮機筐体１０内に嵌め込まれたステータ１１１が自重で圧縮機筐体１０内から脱落しない程度の嵌合状態となる。

図６に示すように、胴部１０Ａの下端が組立治具２１０の段部２１２に当接するまで胴部１０Ａを下降させ、嵌合作業を終了する。この状態で、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の外周面との間には、ステータ１１１の凹部１６４の位置を除いて、隙間が生じない状態で固定され、かつ、ステータ１１１とロータ１１２とが芯出しされた状態にある。また、圧縮部１２の上端板１６０Ｔも胴部１０Ａに軽度の焼ばめによって固定されているので、胴部１０Ａの内径を基準として圧縮部１２の中心軸と、モータ１１の中心軸とを容易に位置決めできる。このため、ロータリ圧縮機１の動作信頼性を確保するように組み立てることができる。

（圧縮部及びモータと圧縮機筐体との接合状態）
次に、図８〜図１１を参照して、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａに対する圧縮部１２の上端板１６０Ｔ及びモータ１１のステータ１１１の接合状態を説明する。図９は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮機筐体１０とステータ１１１との溶接前の状態を拡大して示す横断面図である。図１０は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮機筐体１０とステータ１１１との溶接後の状態を拡大して示す横断面図である。図１１は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮機筐体１０とステータ１１１とのアーク溶接部の位置を示す側面図である。

図８に示すように、胴部１０Ａには、上端板１６０Ｔの外周部が嵌合された位置に、上端板１６０Ｔの周方向において互いに中心角１２０°で離間する３か所に、アーク溶接部１６３Ａが設けられている。また、胴部１０Ａには、ステータ１１１の各凹部１６４にそれぞれ対応する外周部の各位置に複数のアーク溶接部１６３Ｂが設けられている。

このアーク溶接部１６３Ｂは、図１１に示すように、胴部１０Ａにおける、ステータ１１１の外周部の軸方向における圧縮部１２側の上端面近傍位置と、圧縮部１２とは反対側の下端面近傍位置と、ステータ１１１の外周部の軸方向における中央位置との３か所であって、ステータ１１１の周方向において互いに中心角１２０°をあけて離間する３か所に設けられている。

上端面近傍のアーク溶接部１６３Ｂは、ステータ１１１の軸方向においてステータ１１１の上端面から１２ｍｍ程度の位置に形成されている。同様に、下端面近傍のアーク溶接部１６３Ｂは、ステータ１１１の軸方向においてステータ１１１の下端面から８ｍｍ程度の位置に形成されている。下端面近傍のアーク溶接部１６３Ｂから下端面までの間の鋼板１１１ａはカシメ接合と中間ばめのみで固定されることになるので、鋼板１１１ａの固定状態の安定性を高めるために、下端面近傍のアーク溶接部１６３Ｂを、ステータ１１１の下端面に近づけることが好ましい。上端面側のアーク溶接部１６３Ｂが支持する鋼板１１１ａの枚数をできるだけ増やすために、上端面側のアーク溶接部１６３Ｂは、下端面側のアーク溶接部１６３Ｂに比べて、ステータ１１１の端面からの距離が大きくされている。

圧縮機筐体１０の胴部１０Ａと上端板１６０Ｔとを接合するアーク溶接部１６３Ａの個数、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａとステータ１１１とを接合するアーク溶接部１６３Ｂの個数は、必要に応じて、３つ以上であってもよい。例えば、上端部１６０Ｔ及びステータ１１１のそれぞれに６つのアーク溶接部１６３Ｂが設けられてもよい。

胴部１０Ａの外周部に溶接ワイヤ１６７（図９）を隣接させ、アーク溶接により、胴部１０Ａと上端板１６０Ｔとを先に溶接し、次に、胴部１０Ａとステータ１１１とを溶接する。なお、これとは逆に、胴部１０Ａとステータ１１１とを溶接した後に、胴部１０Ａと上端板１６０Ｔと溶接してもよい。また、胴部１０Ａとステータ１１１とを接合する３つのアーク溶接部１６３Ｂは、例えば胴部１０Ａの周方向に沿う順序で行われるが、溶接する順序を限定するものではなく、いずれの順序で溶接を行ってもよい。また、アーク溶接時、ステータ１１１の凹部１６４に対応する各溶接位置は、圧縮機筐体１０の上吸入管１３４Ｔ、下吸入管１３４Ｓ、吐出管１０７等に対する相対位置に基づいて定められる。

本実施例におけるアーク溶接部１６３Ｂは、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの端面に電極（図示せず）を接触させ、図９に示すように、溶接ワイヤ１６７の先端を、ステータ１１１の凹部１６４に対応する胴部１０Ａの外周部に接触させて、アーク溶接を行うことによって形成される。図１０に示すように、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａとステータ１１１の外周部の凹部１６４とを接合することで、ステータ１１１の凹部１６４に向かって先端が延びる円錐状の溶接ビード１６８からなるアーク溶接部１６３Ｂが形成される。ステータ１１１の凹部１６４は、アーク溶接時の溶接ビード１６８によって連結され、圧縮された冷媒の圧力に耐え得る。アーク溶接後、ギャップゲージ２００をモータ１１から取り外す。

胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の外周面とが隙間なく接触している部分を溶接する場合、溶接時の熱が、胴部１０Ａを通してステータ１１１側に伝わりやすく、熱がステータ１１１側へ逃げることで、胴部１０Ａの溶接部分が適正に加熱されない可能性がある。一方、本実施例では、ステータ１１１の外周部が凹部１６４を有することで、ステータ１１１の外周面と胴部１０Ａとの間に生じた隙間が断熱部となって、溶接時の熱がステータ１１１に逃げることが抑えられるので適正に加熱されて溶接が確実に行われる。

例えば、胴部１０Ａの厚みｔが２．０ｍｍ≦ｔ≦４．０ｍｍであるときに、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の外周面との隙間の大きさ、すなわち凹部１６４の深さｄが、０＜ｄ≦０．３ｍｍを満たすように微小であると、胴部１０Ａとステータ１１１との間の微小な隙間（空気層）の断熱作用で胴部１０Ａが溶けやすくなり、かつ、凹部１６４の深さｄが微小なので、溶融した金属材をステータ１１１の凹部１６４内に適正に行き渡らせることができる。このため、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の凹部１６４内との間に隙間なく溶接ビード１６８が跨ることで、アーク溶接部１６３Ｂが適正に形成される。凹部１６４の深さｄが０．３ｍｍを超える場合、溶融金属材が凹部１６４内に十分に到達しにくくなり、溶接ビード１６８の先端が凹部１６４内に適正に接合されないおそれがあるので、好ましくない。

本実施例では、溶接部において、円筒状のステータ１１１の径方向に対する厚みｔが１０ｍｍ程度、胴部１０Ａの径方向の厚みｔが２．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、凹部１６４の深さｄが０．３ｍｍであるときに、胴部１０Ａの外周部から見たときに、アーク溶接部１６３Ｂの溶接痕が直径１０ｍｍ程度となった。

胴部１０Ａの厚みｔが２．０ｍｍ未満の場合、胴部１０Ａの強度を十分に確保することが困難であり、胴部１０Ａの厚みｔが４．０ｍｍを超える場合、溶接時に胴部１０Ａを適正に加熱することが困難になる。また、溶接ビード１６８の先端が凹部１６４内に十分に接合された良好なアーク溶接部１６３Ｂをスムースに形成する観点では凹部１６４の深さｄが０．３ｍｍ以下である場合が好ましい。

また、本実施例では、胴部１０Ａの溶接部分に貫通穴や止め穴を予め加工することなく、ステータ１１１の凹部１６４を利用することで、胴部１０Ａとステータ１１１とのアーク溶接を適正に行うことができる。しかし、胴部１０Ａが４．０ｍｍを超える場合には、必要に応じて、例えば胴部１０Ａの外周部に径方向に対して段差部を加工することで、凹部１６４に対応する部分の厚みが４．０ｍｍ以下になるように調整されてもよい。

実施例では、胴部１０Ａと上端板１６０Ｔとを先にアーク溶接し、圧縮部１２及びギャップゲージ２００によって芯出しされたモータ１１を胴部１０Ａ内で位置決めして固定する。次に、モータ１１が胴部１０Ａに対して芯出しされた状態で、かつ、胴部１０Ａから径方向に対する圧縮力が、締まりばめに比べて小さい中間ばめ状態で、ステータ１１１を胴部１０Ａに直接溶接する。このため、胴部１０Ａからステータ１１１に作用する圧縮力が小さくなるので、ステータ１１１に圧縮歪みが生じることがなく、ステータ１１１の磁化特性が劣化して鉄損が増加することもなく、モータ１１の効率が高められる。

また、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａとステータ１１１とが、ステータ１１１の軸方向及び周方向に対して所定の間隔をあけた３つのアーク溶接部１６３Ｂでアーク溶接されて固定される。このため、ロータリ圧縮機１が落下などの衝撃を受けたときも、積層した複数の鋼板１１１ａをカシメ接合部１１３で接合したステータ１１１の外周部において、圧縮部１２側の一端、圧縮部１２とは反対側の他端、ステータ１１１の軸方向における中央との各間でカシメ状態が外れてステータ１１１の鋼板１１１ａが分離することが抑えられる。

また、実施例では、胴部１０Ａ内にステータ１１１を芯出しして組み付けた後、アーク溶接時のスパッタが位置決め治具等へ付着することを避けるため、胴部１０Ａ内にステータ１１１を嵌合させた組み付け品を組立治具２１０から取り外し、ロボットアームによって胴部１０Ａを溶接作業位置へ搬送する。このように組立治具２１０から離れた溶接作業位置で溶接を行うが、胴部１０Ａとステータ１１１とが隙間ばめの場合、胴部１０Ａ内からステータ１１１が分離してしまう不都合があり、中間ばめにすることで、胴部１０Ａ内にステータ１１１を保持した状態で胴部１０Ａをスムースに搬送することが可能になり、胴部１０Ａ内からステータ１１１の脱落を避けることができる。

なお、図８に示すように、上端板１６０Ｔの３つのアーク溶接部１６３Ａの周方向における各位置と、ステータ１１１の３つのアーク溶接部１６３Ｂの周方向における各位置とを、互いに胴部１０Ａの周方向に対して位置をずらして配置する（位相をずらす）ことで、各アーク溶接部１６３Ａ、１６３Ｂが胴部１０Ａの軸方向において一直線上に並ばない。このため、胴部１０Ａにおいて、比較的に強度が弱くなるアーク溶接部１６３Ａ、１６３Ｂ間の距離が長く確保されるので、胴部１０Ａの強度が弱くなることが抑えられる。また、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の凹部１６４とを接合するアーク溶接部１６３Ｂは、胴部１０Ａの径方向において、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の外周面の凹部１６４との間の最大隙間、つまり凹部１６４の深さｄが０．３０ｍｍであるので、胴部１０Ａの内周面とステータ１１１の外周面の凹部１６４とがスムースに溶接され、溶接時にスパッタが飛散してステータ１１１の内部等へ侵入することが抑えられる。

胴部１０Ａに圧縮部１２及びモータ１１を溶接固定した後、図１に示すように、胴部１０Ａの両端に底部１０Ｃ及び天部１０Ｂを全周にわたって溶接することで、ロータリ圧縮機１の組立が完了する。なお、本発明は、単シリンダ式ロータリ圧縮機及び２段圧縮式ロータリ圧縮機にそれぞれ適用することができる。

（実施例の効果）
上述したように、実施例のロータリ圧縮機１におけるステータ１１１の外周部は、凹部１６４を有すると共に圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの内周部に中間ばめ状態で固定される。圧縮機筐体１０の胴部１０Ａは、ステータ１１１の凹部１６４と接合されたアーク溶接部１６３Ｂを有する。これにより、圧縮機筐体１０の外周部に貫通穴や止まり穴を加工する場合と比べて、圧縮機筐体１０とステータ１１１とのアーク溶接部１６３Ｂの溶接状態の信頼性を高めることができる。

具体的には、ステータ１１１が凹部１６４を有することで、圧縮機筐体１０の内周面とステータ１１１の外周面との間に間隙が生じ、この間隙が断熱空間として作用するので、圧縮機筐体１０の外周部から加えた熱がステータ１１１側へ伝わって逃げることが抑えられる。このため、アーク溶接時に圧縮機筐体１０の溶接部分を適正に溶融し、溶接ビード１６８の先端が凹部１６４内にスムースに到達するので、アーク溶接部１６３Ｂを適正に形成することができる。

また、実施例によれば、ステータ１１１が凹部１６４を有するが、圧縮機筐体１０とステータ１１１とが中間ばめ状態で固定されることで、ロータリ圧縮機１の組み立て工程での取扱い時に、圧縮機筐体１０とステータ１１１とが分離することが避けられ、組立作業性を高めることができる。

圧縮機筐体とステータとを締まりばめ状態で固定した場合、ステータの径方向に対して応力が加わる。このような応力により、ロータリ圧縮機では、圧縮機筐体内に配置されるモータのステータに圧縮歪みが生じた場合、ステータの磁化特性が劣化して鉄損が増加し、モータの効率が低下する不都合がある。しかし、実施例によれば、圧縮機筐体１０とステータ１１１とが、中間ばめ（軽度の焼ばめ）状態で固定されると共にアーク溶接部１６３Ｂで接合されることで、ステータ１１１の径方向に対して圧縮機筐体１０による応力が加わることが抑えられる。このため、モータ１１の効率の低下を抑えることができる。

また、実施例のロータリ圧縮機１は、ステータ１１１の各鋼板１１１ａの外形加工時にカシメ逃げ部として用いていた凹部１６４を、溶接時にも利用することで、ステータ１１１に凹部１６４を別途に加工する必要がない。したがって、上述した関連技術のロータリ圧縮機のように、圧縮機筐体の外周部に貫通穴や止まり穴を予め加工するための加工コストが不要になる。加えて、実施例では、鋼板１１１ａを１枚ごとにプレス加工により凹部１６４を形成して所定の積厚まで積層するので、圧縮機筐体に貫通穴や止まり穴を加工するためにドリル等の穴あけ工具を用いる場合と比べて、凹部１６４の加工精度にばらつきが生じることが避けられ、圧縮機筐体１０とステータ１１１とのアーク溶接部１６３Ｂの溶接状態の安定性を更に高めることができる。また、本実施例では、圧縮機筐体１０に貫通穴を加工しないことで、溶接時に生じるスパッタがステータ１１１の内部等へ侵入することを避けることができる。

また、実施例は、スポット溶接（圧接）に比べてアーク溶接（融接）によるアーク溶接部１６３Ｂを形成することで、圧縮機筐体１０とステータ１１１とが接合されるので、電極によってステータ１１１と圧縮機筐体１０の溶接部分を挟む必要がなく、溶接作業性を高めることができる。

また、実施例のロータリ圧縮機１におけるステータ１１１の凹部１６４は、ステータ１１１の径方向における深さｄが、０＜ｄ≦０．３ｍｍを満たす。これにより、アーク溶接によって、ステータ１１１の凹部１６４と圧縮機筐体１０とが溶接ビード１６８によってスムースに接合されるので、アーク溶接部１６３Ｂを適正に形成することができる。

また、実施例のロータリ圧縮機１における圧縮機筐体１０は、ステータ１１１の外周部が中間ばめ状態で固定された部分、すなわちアーク溶接部１６３Ｂに含まれる部分の厚みｔが、２．０ｍｍ≦ｔ≦４．０ｍｍを満たす。これにより、アーク溶接によって、ステータ１１１の凹部１６４と圧縮機筐体１０とが溶接ビード１６８によってスムースに接合されるので、アーク溶接部１６３Ｂを適正に形成することができる。

溶接部分において、径方向における厚みが１０ｍｍ以上のステータ１１１と、厚みが２．０ｍｍ〜４．０ｍｍの圧縮機筐体１０とをスポット溶接する場合、溶接位置においてステータ１１１と圧縮機筐体１０とを電極間に挟む必要がある。しかしながら、ステータ１１１内に電極を挿入するための空間を設けにくく、電極を挿入するためにステータ１１１の形状を変更した場合、モータ１１の性能を確保することが困難になる。また、上述した厚みのステータ１１１と圧縮機筐体１０とをスポット溶接する場合には、厚みが厚いために、スポット溶接としては比較的大きな電源が必要になる不都合もある。したがって、上述の厚みのステータ１１と圧縮機筐体１０とをスポット溶接で接合することが困難である。一方、本実施例では、このようなスポット溶接と比較して、アーク溶接を行うことで、圧縮機筐体１０の胴部１０Ａの端面に電極を接触させればよく、２００Ａ程度の電源を用いて溶接を行うことが可能になり、モータ１１の性能を確保しながら、ステータ１１１と圧縮機筐体１０とをアーク溶接部１６３Ｂで適正に溶接することができる。

また、実施例のロータリ圧縮機１における圧縮機筐体１０には、複数のアーク溶接部１６３Ｂが、圧縮機筐体１０の周方向において等間隔をあけて配置されると共に圧縮機筐体１０の軸方向に対する位置（高さ）が互いに異なる。これにより、各アーク溶接部１６３Ｂが直線上に並ぶことが抑えられるので、アーク溶接部１６３Ｂを形成することに伴って圧縮機筐体１０の強度が低下することを抑えることができる。

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ ロータリ圧縮機
１０ 圧縮機筐体
１０Ａ 胴部
１１ モータ
１２ 圧縮部
１５ 回転軸
１６ 給油パイプ
１０７ 吐出管（吐出部）
１１１ ステータ
１１１ａ 鋼板（金属板）
１１２ ロータ
１１３ カシメ接合部
１２Ｓ 第１の圧縮部（圧縮部）
１２Ｔ 第２の圧縮部（圧縮部）
１２１Ｓ 第１シリンダ（シリンダ）
１２１Ｔ 第２シリンダ（シリンダ）
１２５Ｓ 第１環状ピストン（ピストン）
１２５Ｔ 第２環状ピストン（ピストン）
１３４Ｓ 下吸入管（吸入部）
１３４Ｔ 上吸入管（吸入部）
１６１Ｓ 副軸受部（軸受部）
１６１Ｔ 主軸受部（軸受部）
１６３Ａ、１６３Ｂ アーク溶接部
１６４ 凹部
１６８ 溶接ビード
ｄ 深さ
ｔ 厚み

Claims (6)

1. 冷媒の吸入部及び冷媒の吐出部が設けられた円筒状の圧縮機筐体と、
   前記圧縮機筐体内に配置され前記吸入部から吸入された冷媒を圧縮するためのシリンダ及びピストンを有する圧縮部と、
   前記圧縮部の前記ピストンが設けられた回転軸と、
   前記圧縮機筐体の内部に固定され前記回転軸の一端側を回転自在に支持する軸受部と、
   円筒状のステータと、前記回転軸の他端側に設けられて前記ステータ内で回転するロータとを有し前記回転軸を介して前記圧縮部を駆動するモータと、
   を備えるロータリ圧縮機において、
   前記ステータの外周部は凹部を有すると共に前記圧縮機筐体の内周部に中間ばめ状態で固定され、
   前記圧縮機筐体は前記ステータの前記凹部と接合された溶接部を有する、
   ロータリ圧縮機。
2. 前記ステータは前記回転軸の軸方向に積層された複数の金属板を有し、
   前記複数の金属板には、隣接する前記金属板同士が積層方向に対して接合されたカシメ接合部が前記金属板の厚み方向に変形して設けられ、
   前記凹部は前記複数の金属板の径方向において前記カシメ接合部に対応する位置に形成されている、
   請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記凹部は前記ステータの軸方向にわたって形成されている、
   請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記凹部は、前記ステータの径方向における深さｄが０＜ｄ≦０．３ｍｍを満たす、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記圧縮機筐体は、前記ステータの外周部が前記中間ばめ状態で固定された部分の厚みｔが２．０ｍｍ≦ｔ≦４．０ｍｍを満たす、
   請求項４に記載のロータリ圧縮機。
6. 前記ステータは、前記ステータの周方向に間隔をあけて設けられた複数の前記凹部を有し、前記複数の凹部が前記ステータの軸方向にわたって設けられ、
   複数の前記溶接部は、前記圧縮機筐体の周方向において等間隔をあけて配置されると共に前記圧縮機筐体の軸方向に対する位置が互いに異なる、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。

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