(57)【要約】【課題】軽量でありながら、極めて高い耐圧強度をもつ圧縮機のケーシングを提供する。【解決手段】金属製の内殻部材１と、該内殻部材１の外面を覆う繊維強化層でなる外殻部材２で構成とともに、強化繊維として炭素繊維を用いる。係る構成によれば、繊維強化層の特性である軽量性及び高強度性と、内殻部材１の板厚の低減による軽量化とが相俟って、軽量で且つ高強度という、ＣＯ２冷媒を用いる冷凍システムに適用される圧縮機のケーシングの要求性能に合致したケーシングを得ることができ、また強化繊維として炭素繊維を用いたことで、一般的な強化繊維であるガラス繊維を用いた場合よりも高強度で且つ信頼性の高い圧縮機のケーシングを得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を用いる冷凍システムに適用される圧縮機のケーシングであって、
金属製の内殻部材（１）と、該内殻部材（１）の外面を覆う繊維強化層でなる外殻部材（２）で構成されたことを特徴とする圧縮機のケーシング。
【請求項２】
請求項１において、
上記内殻部材（１）には突起部（３，４，５）が設けられており、該突起部（３，４，５）の周辺部位においては上記外殻部材（２）の層厚さが他の部位の層厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする圧縮機のケーシング。
【請求項３】
請求項２において、
上記突起部（３，４，５）が、給電用のターミナル、又は冷媒吸入側及び吐出側の接続管であることを特徴とする圧縮機のケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、冷媒としてＣＯ２冷媒を用いるようにした冷凍システムに適用される圧縮機のケーシングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍システムに適用される圧縮機のケーシング、その耐圧性能の確保という意味から、鋼製とされるのが通例であった（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、近年、環境保護意識の高まりを背景に、冷凍システムにおいては、冷媒として、従来使用されていたフロン冷媒等に代わって、自然冷媒、特にＣＯ２冷媒を用いることが試みられている（特許文献２参照）。
【０００４】
ところが、このようにＣＯ２冷媒を用いた場合、ＣＯ２冷媒は臨界温度が低く、高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える高圧（１０ＭＰａ程度）で冷凍サイクル運転が行なわれるため、このＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機のケーシングには極めて高い耐圧強度が要求される。
【０００５】
係る場合、この極めて高い耐圧強度を従来のような鋼製のケーシングで対応しようとすれば、該ケーシングを形成する鋼板の板厚が厚くなることから、その重量が増加し、圧縮機、延いてはこれを備えた冷凍装置の取扱性が極めて低劣なものとなる。
【０００６】
ここで、その対応索として考えられるのが、軽量性と高強度性を兼ね備えた繊維強化プラスチックの使用である。即ち、密閉容器状のケーシングを製作するに際して、その成形素材である鋼板の板厚を、鋼板のみで所要の耐圧強度を確保する構成とした場合の必要板厚よりも薄くしてその軽量化を図ると同時に、この鋼板の外面側を繊維強化層で覆って二重構造とし、鋼板の薄肉化に伴う耐圧強度の低下を繊維強化層の強度によって補償し、もって軽量且つ高耐圧強度の圧縮機のケーシングを得ることである。係る技術の圧縮機のケーシングに適用した先行例は見当たらないが、繊維強化層を利用して軽量化と高強度化を図る技術をガスボンベに適用したものは提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６２１９２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６４２２７号公報
【特許文献３】特開２００５−３３７２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献３に示される技術は、ガスボンベを対象とするものであるため、これに要求される耐圧強度は、ＣＯ２冷媒を用いる圧縮機のケーシングに要求される耐圧強度の比ではなく、しかも圧縮機のケーシングにはガスボンベとは異なる特有の構造、例えば、冷媒の吸入側接続管とか吐出側接続管等の突起物が存在し、これら突起物の周辺部分は特に応力集中が発生し易いので、安全性の確保という点において、この突起物の周辺部分の強度性能を高い信頼性をもって確保することが必要であり、これらのことからして、上記ガスボンベを対象とする技術を、ＣＯ２冷媒を用いる圧縮機のケーシングにそのまま転用することはできない。
【０００９】
そこで本願発明は、軽量でありながら、極めて高い耐圧強度をもつ圧縮機のケーシングを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１１】
本願の第１の発明では、ＣＯ２冷媒を用いる冷凍システムに適用される圧縮機のケーシングにおいて、金属製の内殻部材１と、該内殻部材１の外面を覆う繊維強化層でなる外殻部材２で構成することを特徴としている。
【００１２】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る圧縮機のケーシングにおいて、上記内殻部材１に突起部３，４，５が設けられたもので、該突起部３，４，５の周辺部位における上記外殻部材２の層厚さを他の部位の層厚さよりも大きく設定したことを特徴としている。
【００１３】
本願の第３の発明では、上記第２の発明に係る圧縮機のケーシングにおいて、上記突起部３，４，５が、給電用のターミナル、又は冷媒吸入側及び吐出側の接続管であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１５】
（ａ）  本願の第１の発明によれば、金属製の内殻部材１と、該内殻部材１の外面を覆う繊維強化層でなる外殻部材２で構成しているので、繊維強化層の特性である軽量性及び高強度性と、内殻部材１の板厚の低減による軽量化とが相俟って、軽量で且つ高強度という、ＣＯ２冷媒を用いる冷凍システムに適用される圧縮機のケーシングの要求性能に合致した圧縮機のケーシングを得ることができる。
【００１６】
（ｂ）  本願の第２の発明では、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記内殻部材１に突起部３，４，５が設けられたもので、該突起部３，４，５の周辺部位における上記外殻部材２の層厚さを他の部位の層厚さよりも大きく設定したので、特に応力集中が発生し易い上記突起物の周辺部分の強度性能を、上記外殻部材２側の対応のみによって、高い信頼性の下で確保することができる。
【００１７】
しかも、この場合、本願の第３の発明のように、給電用のターミナル５、又は冷媒吸入側の接続管３及び吐出側の接続管４を、上記突起部として、強度性能向上の対象部位とすることで、強度面における信頼性の高い圧縮機のケーシングを得ることができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
図１には、本願発明の実施形態に係る圧縮機のケーシングＺを示している。このケーシングＺは、ＣＯ２冷媒を用いる空気調和機において冷媒圧縮に使用される圧縮機を構成するものであって、所定径の胴部Ｚａと、該胴部Ｚａの一端（上端）に接続された碗状形体をもつ上側の鏡板部Ｚｂと、該胴部Ｚａの他端（下端）に接続された碗状形体をもつ下側の鏡板部Ｚｃを備えて構成され、その内部には圧縮機５１とモータ５２が収納される。
【００２０】
上記ケーシングＺは、次述する内殻部材１と外殻部材２からなる二重構造とされている。
【００２１】
「内殻部材１」
上記内殻部材１は、金属板、例えば、鋼板とかアルミ合金板を用いて密閉容器状に形成され、上記胴部Ｚａに対応する円筒部材１１の一端に上記上側の鏡板部Ｚｂに対応する碗状部材１２を、他端に上記下側の鏡板部Ｚｃに対応する碗状部材１３を、それぞれ溶接接合して構成される。
【００２２】
そして、この円筒部材１１の上下両端部寄りの外周面には、冷媒の吸入管５３が取付けられる吸入側接続管３と、冷媒の吐出管５４が取付けられる吐出側接続管４がそれぞれ固定される一方、上記上側の碗状部材１２の頂面中央部には、給電用のターミナル５が設けられている。これら吸入側接続管３と吐出側接続管４及びターミナル５は、それぞれ特許請求の範囲中の「突起部」に該当する。
【００２３】
なお、上記円筒部材１１と上下一対の碗状部材１２，１３は、共に、薄肉の板材（鋼板の場合、板厚２．５ｍｍ程度とされ、従来の鋼製一体型のケーシングにおける板厚７．５ｍｍ程度に比して、薄肉とされる）で製作されている。
【００２４】
上記吐出側接続管４は、図１及び図３に拡大図示するように、上記吐出管５４が嵌挿される管状形体をもち、その一端部４ａが上記円筒部材１１側の開口３３部分に溶接固定されることで該円筒部材１１と一体化されている。
【００２５】
なお、上記吸入側接続管３の構成は、上記吐出側接続管４側の構成と同様であるので、該吐出側接続管４についての該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００２６】
上記ターミナル５は、図１及び図２に拡大図示するように、上記碗状部材１２の頂部中心部分に設けられた開口３１に、厚肉円板状の形体をもつ固定部５ａを嵌挿し、且つこの固定部５ａを上記碗状部材１２側に溶接固定することで、該碗状部材１２と一体化されている。
「外殻部材２」
上記外殻部材２は、繊維強化層で構成され、上記内殻部材１の外周面を一体的に覆って、該内殻部材１と共に上記ケーシングＺを構成する。なお、強化繊維糸としては、炭素繊維糸、ガラス繊維糸、有機高弾性率繊維（例えば、ポリアミド繊維糸）等が広く適用できるが、上記ケーシングＺは、高耐圧強度が要求される「ＣＯ２冷媒を用いる圧縮機のケーシング」を対象としていることから、特に高強度の炭素繊維糸が好適である。また、この強化繊維糸に含浸される樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂とか、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂が好適である。
【００２７】
ここで、この外殻部材２の形成手法であるが、ここでは樹脂を含浸させた強化繊維（炭素繊維）に張力をかけながら上記内殻部材１の外周面に巻きつけていくＦＷ法（フィラメント・ワインディング法）を採用している。そして、図１に二点鎖線で示すように、上記内殻部材１の上記円筒部材１１に対応する部分には、符号９Ａ及び９Ｂで示すように、上記吐出側接続管４の周囲を巻き込むようにしながら、上記内殻部材１に対してその軸心回りに強化繊維を巻き付けるフープ巻によってフープ層が形成される。また、上記碗状部材１２部分には、符号９Ｃで示すように、上記ターミナル５の固定部５ａ周囲を巻き込むようにしながら、上記内殻部材１に対してその軸心方向回りに（即ち、上記碗状部材１２と碗状部材１３に跨るように上記内殻部材１の軸心方向に）強化繊維を巻き付けるヘリカル巻によってヘリカル層が形成される。従って、上記円筒部材１１部分には、フープ層とヘリカル層が重合状態で形成された構造となる。
【００２８】
そして、この場合、上記外殻部材２の上記ターミナル５の周辺部分２ａは、強化繊維の巻き付け数、及び巻き付け層数を他の部分よりも多くすることで、その繊維強化層の層厚さが他の部分の層厚さよりも大きくなるように形成されている。
【００２９】
また、上記外殻部材２の上記吐出側接続管４の周辺部分２ｂにおいても、上記ターミナル５側と同様に、該周辺部分２ｂに対する強化繊維の巻き付け数及び巻き付け層数を他の部分よりも多くすることで、その繊維強化層の層厚さが他の部分の層厚さよりも大きくなるように形成されている。
【００３０】
なお、上記外殻部材２の上記吸入側接続管３の周辺部分２ｃにおいても、上記上記吐出側接続管４の周辺部分２ｂと同様に、その繊維強化層の層厚さが他の部分の層厚さよりも大きくなるように形成されている。
【００３１】
「ケーシングＺ」
以上のように、上記内殻部材１とその外周面を覆う外殻部材２とで構成された上記ケーシングＺは、上記外殻部材２が軽量且つ高強度という性状を有していることから、上記内殻部材１を薄肉構成としたにも拘らず、軽量性と高耐圧強度を兼ね備えることになる。
【００３２】
ところで、上記吸入側接続管３、吐出側接続管４及びターミナル５は上記内殻部材１から突出する突起部であって、応力集中が生じ易い部分であることから、特に他の部分よりも強度性能が要求され、しかもこの強度性能が安定的に、且つ高い信頼性の下で確保されることが必要であることは既述のとおりである。
【００３３】
係る要求に対して、この実施形態のケーシングＺでは、上記内殻部材１の外周側に上記外殻部材２を形成するに際して、上述のように、上記吸入側接続管３、吐出側接続管４及びターミナル５の周辺部分においては、その繊維強化層の層厚さを、他の部分の層厚さよりも大きくし、これによって上記吸入側接続管３、吐出側接続管４及びターミナル５の周辺部分における強度性能を他の部分よりも高めている。
【００３４】
この結果、上記各部３，４，５の周辺部分は応力集中が発生し易い部位であっても、上記繊維強化層の層厚さの増大による強度向上によって、該各部３，４，５の周辺部分の強度性能が、高い信頼性の下で確実に実現され、延いては、強度面における信頼性の高い圧縮機のケーシングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願発明の実施の形態に係る圧縮機のケーシングの構造を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ部の拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    ・・内殻部材
２    ・・外殻部材
３    ・・吸入側接続管
４    ・・吐出側接続管
５    ・・ターミナル
９Ａ〜９Ｅ・・炭素繊維
１１  ・・円筒部材
１２  ・・碗状部材
５１  ・・圧縮機
５２  ・・モータ
５３  ・・吸入管
５４  ・・吐出管
Ｚ    ・・圧縮機のケーシング
【図１】
2010096116.tif 000003
【図２】
2010096116.tif 000004
【図３】
2010096116.tif 000005