(57)【要約】【課題】   二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出する密閉式電動圧縮機のターミナルの製造コストを削減する。【解決手段】  密閉容器１２内に電動要素１４とこの電動要素１４にて駆動される圧縮要素（第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４）とを備え、第２の回転圧縮要素３４にて圧縮された二酸化炭素冷媒を密閉容器１２内に吐出するものであって、密閉容器１２に取り付けられ、電動要素１４に給電するためのターミナル２０を備え、このターミナル２０は、電気的端子２とターミナル本体３とから成り、ターミナル本体３は、金属粉末射出成形焼結法により構成される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される圧縮要素とを備え、該圧縮要素にて圧縮された二酸化炭素冷媒を前記密閉容器内に吐出する密閉式電動圧縮機において、
前記密閉容器に取り付けられ、前記電動要素に給電するためのターミナルを備え、
該ターミナルは、電気的端子とターミナル本体とから成り、該ターミナル本体は、金属粉末射出成形焼結法により構成されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内に電動要素とこの電動要素にて駆動される圧縮要素とを備え、圧縮要素にて圧縮された二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出する密閉式電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種密閉式電動圧縮機は、密閉容器内に誘導機やＤＣモータなどで構成されるモータから成る電動要素とロータリ式の圧縮要素を設け、密閉容器に取り付けられたターミナルから電動要素に電力を供給して運転し、圧縮要素を駆動することで冷媒を圧縮する構成とされている。
【０００３】
また、近年では地球環境破壊の問題から従来使用されてきたフロン冷媒が使用できなくなり、二酸化炭素（ＣＯ2）などの自然冷媒を使用するようになってきている。
【０００４】
ここで、前記二酸化炭素などの冷媒は高低圧差が大きくなることから、圧縮要素から吐出される冷媒圧力も３ＭＰａ〜１０ＭＰａに達し、従来に比して極めて高い値となる。そのため、圧縮要素から吐出された冷媒圧力によって密閉容器内の圧力も高くなり、密閉容器に取り付けられたターミナルが破壊される問題が生じる。
【０００５】
即ち、ターミナルは密閉容器内からの圧力を均等に受けるために円形を呈しており、ベース部分の全周に形成された取付部を、密閉容器に形成された円形の取付孔に全周に渡って溶接することにより固定されている。ターミナル自体は従来厚さ１ｍｍ〜２ｍｍ程の鋼板をプレス加工して構成されており、電動要素に通電するための電気的端子はこのターミナルの本体部分を貫通し、ガラスシールにて固定される構成とされていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６６７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の如き冷媒を使用して密閉容器内の圧力が高くなると、ターミナルの本体部分が外側に膨らむ方向に変形してしまい、ガラスシールと電気的端子が吹き飛んでしまう。
【０００７】
そこで、このターミナルの本体部分の厚さを従来よりも厚く５ｍｍ〜７ｍｍ程として、本体部分の強度を増大させてターミナルの破壊を防止していたが、前記プレス加工では厚みを５ｍｍ以上とすることができないので、切削加工により、ターミナルの本体部分を形成しなければならなかった。そのため、ターミナルを量産することが困難で、製造コストの高騰を招いていた。
【０００８】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出する密閉式電動圧縮機のターミナルの製造コストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧縮機は、密閉容器内に電動要素とこの電動要素にて駆動される圧縮要素とを備え、圧縮要素にて圧縮された二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出するものであって、密閉容器に取り付けられ、電動要素に給電するためのターミナルを備え、このターミナルは、電気的端子とターミナル本体とから成り、ターミナル本体は、金属粉末射出成形焼結法により構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧縮機によれば、ターミナル本体を金属粉末射出成形焼結法により構成するので、高精度で耐圧性の高いターミナルを量産することが可能となる。
【００１１】
これにより、二酸化炭素冷媒のように高低圧差の大きい冷媒を圧縮して、密閉容器に吐出する密閉式電動圧縮機の製造コストを削減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の圧縮機の実施例として、第１及び第２の圧縮要素３２、３４を備えた内部高圧型多段（２段）圧縮式コンプレッサ１０の縦断側面図、図２はコンプレッサ１０の上面図をそれぞれ示している。各図において、１０は密閉式電動圧縮機としての２段圧縮式コンプレッサで、このコンプレッサ１０は厚さ４．５ｍｍ程の鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１３】
密閉容器１２は、底部をオイル溜とし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとの二部材で構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂには電動要素１４に電力を供給するための本発明のターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。このターミナル２０については後に詳述する。
【００１４】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる前記回転軸１６に固定されている。
【００１５】
ステータ２２は、リング状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６に巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、両者により交流モータ（誘導電動機）を構成している。尚、交流モータの代わりに永久磁石を埋設したＤＣモータ（直流電動機）を使用することもできる。
【００１６】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する上下ベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４と、下シリンダ４０下開口面を閉塞して、上記上部支持部材５４と同様に回転軸１６の軸受けを兼用する下部支持部材５６で構成される。
【００１７】
上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、図示しない吐出ポートを介して上下シリンダ３８、４０の内部と適宜連通する吸込通路５８、６０と、上部支持部材５４の上面及び下部支持部材５６の下面の一部を凹陥させ、この凹陥部をカバーにて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４が設けられている。即ち、吐出消音室６２は上部支持部材５４の上面に形成された凹陥部をカバーとしての上部カバー６６にて閉塞することにより形成される。また、吐出消音室６４は下部支持部材５６の下面に形成された凹陥部をカバーとしての下部カバー６８にて閉塞することにより形成される。
【００１８】
上記上部カバー６６には、吐出消音室６２と密閉容器１２内とを連通する連通路６３が貫通形成され、当該連通路６３の上側開口には、吐出管１２０が立設され、当該吐出管１２０から密閉容器１２内に吐出消音室６２で圧縮された冷媒ガスが吐出される。
【００１９】
また、上部カバー６６の上側には、当該上部カバー６６と所定間隔を存して電動要素１４が設けられ、前記吐出管１２０は電動要素１４のステータ２２とロータ２４の間隙に指向している。
【００２０】
一方、前記密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材の吸込通路５８、６０、吐出消音室６４及び電動要素１４の上方に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４５及び１４６がそれぞれ溶接固定されている。
【００２１】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ内に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は前記吸込通路５８と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の外周を通過して、スリーブ１４５に至り、他端はスリーブ１４５内に挿入接続されて、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４と連通する。
【００２２】
スリーブ１４２内には下シリンダ４０内に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４６内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は密閉容器１２内と連通する。尚、密閉容器１２の底部には取付用台座１１０が設けられている。
【００２３】
そして、本実施例では冷媒として地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば、鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００２４】
次に、上述の実施例の動作概要について説明する。尚、実施例のコンプレッサ１０は例えば図示しない給湯装置として用いられる。通常給湯装置は熱源ユニットと、温水タンクユニットとから構成され、熱源ユニットはコンプレッサ１０の出口側の冷媒吐出管９６から水加熱用熱交換器の入り口側の冷媒配管に接続され、水加熱用熱交換器の出口側の配管は膨張弁、蒸発器が順次接続され、蒸発器の出口側の冷媒配管はコンプレッサ１０の冷媒導入管９２に接続される。
【００２５】
また、前記温水タンクユニットは一般家庭に配設されてくる水道管が、温水を一時溜める貯湯タンクの一方に接続され、この水道管は貯湯タンクに接続される手前で分岐してポンプ、電磁弁、配管に順次接続される。この配管は温水タンクユニットを出て熱源ユニット内の水加熱用熱交換器内を通って出口配管に接続される。出口配管は熱源ユニットを出て再度温水タンクユニット内に入り、貯湯タンクに接続される。また、温水タンクユニットに入った出口配管は温水タンクユニットを出てそこには台所や洗面所の蛇口、或いは、シャワーなどが接続される。
【００２６】
コンプレッサ１０の動作は先ず、ターミナル２０の電気的端子２・・及び図示しない配線を介して電動要素１４のコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００２７】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して、吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧（例えば、３ＭＰａ）となり、シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４内に吐出される。吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒は、冷媒導入管９２に入り、密閉容器１２外を通過して、密閉容器１２内に戻り、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して、吸込ポートからシリンダ３８の低圧室側に吸入される。
【００２８】
そして、ローラ４６とベーン５０の動作により二段目の圧縮が行われて高温高圧（例えば、１０ＭＰａ）の冷媒ガスとなり、高圧室側から吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２内に吐出され、連通路６３を経て吐出管１２０から密閉容器１２内に吐出される。密閉容器１２内に吐出された冷媒ガスは、電動要素１４の隙間を通過して、当該電動要素１４の上方に設けられた冷媒吐出管９６からコンプレッサ１０外部に吐出され、冷媒配管を経由して前記水加熱用熱交換器内に流入する。
【００２９】
水加熱用熱交換器内に流入した高温高圧の冷媒ガスは、そこで放熱し、内部の前記配管内を流通する水と熱交換作用を発揮する。その後、膨張弁で絞られ、蒸発器で周囲の空気から吸熱して蒸発した後、冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００３０】
また、水加熱用熱交換器内で熱交換作用により暖められた前記配管内の水は、電磁弁が開きポンプ、コンプレッサ１０の動作により貯湯タンク内を循環し貯湯タンク内の水は所定の温度に温められる。貯湯タンク内の水が所定の温度に温められると電磁弁が閉じポンプ、コンプレッサ１０は停止する。そして、台所や洗面所或いはシャワーなどで貯湯タンク内の温水が使用されると、使用された水量分の水が水道管より貯湯タンク内に自動補給される。このとき、電磁弁は閉じているので、水道配管から流入する水によって貯湯タンク内の温水が押し出される。尚、貯湯タンク内が所定の温度以下になると電磁弁が開いてポンプ、コンプレッサ１０が作動し水加熱用熱交換器の熱交換作用により貯湯タンク内の水が所定の温度に温められるものである。
【００３１】
このように、コンプレッサ１０の密閉容器１２内は高圧であり、通常のフロン冷媒等を用いた場合よりも極めて高い値となる。そこで、ターミナル２０の強度が問題となる。従来、フロン等の冷媒を用いた場合には、ターミナル２０を構成するターミナル本体は１ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚みがあれば、密閉容器１２内に吐出された当該冷媒の圧力に充分耐え得るため、鋼板をプレス加工により形成することが可能だった。
【００３２】
ところが、二酸化炭素（ＣＯ2）は、従来の冷媒と比して圧縮により極めて高圧となるため、従来のターミナルでは、本体部分が外側に膨らむ方向に変形してしまい、ガラスシール７と電気的端子２・・が吹き飛んでしまう。従って、二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、ターミナル本体を従来より肉厚（厚さ５ｍｍ〜７ｍｍ程）に形成する必要があり、従来のプレス加工では係る厚さのものを形成することができないので、切削加工によりターミナル本体を形成していた。
【００３３】
そのため、ターミナル２０を量産することが困難で、製造コストが高騰するため、二酸化炭素を冷媒とした密閉式電動圧縮機は高価な仕様となっていた。
【００３４】
ここで、本発明のターミナル２０は、電動要素１４に給電するための複数の電気的端子２・・と、ターミナル本体３とからなる。当該ターミナル本体３は円形のベース部４と、このベース部４の周囲から外側下方（密閉容器１２の内側方向）に拡開しながら延在する取付部５とから構成されている。ターミナル本体３のベース部４は上述の如く５ｍｍ〜７ｍｍ程の厚さとされ、少なくともエンドキャップ１２Ｂよりも強度が増大されており、このベース部４を貫通して前記電気的端子２・・は設けられ、ガラスシール７にてベース部４に固定されている。
【００３５】
一方、上記ターミナル本体３は、金属粉末射出成形焼結法により構成されている。ここで、当該ターミナル本体３の加工方法を図３を用いて説明する。先ず、金属の微粉末と当該金属微粉末を結合するためのバインダとを混合槽内に投入して、混練する（図３の工程１）。使用する金属微粉末としては、ステンレス材、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３０、チタン、コバール、超硬材、ＳＮＣＭ４１５、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１、タングステン合金、鉄とニッケルの合金など、種々の金属が可能である。また、バインダとしては、例えば、パラフィン材などを使用するものとする。尚、バインダは例記したパラフィン材以外にも使用する金属粉末を結合させることができるものであれば構わない。
【００３６】
次に、混練した金属微粉末とバインダを予め形成された型にノズルを用いて射出成型する（図３の工程２）。このとき、射出圧力は高すぎると、ひれ状の突出部（スプラッシュ）が出現する恐れがあり、低すぎると粉体の占める割合が高くなるため、射出することができなくなる。また、ノズルの温度が高すぎると、金属微粉末とバインダとが分離して、成型物は形を保つことができなくなる。従って、射出圧力を８０ＭＰａ以上１７０ＭＰａ以下とし、ノズル温度は７３℃以上８８℃以下の範囲内で、射出圧力が高いほどノズル温度を低温とすると共に、射出圧力が低くなる程高温とするものとする。例えば、射出圧力を１６０ＭＰａとする場合には、ノズル温度は７３℃とする。また、射出圧力を１００ＭＰａとする場合には、ノズル温度を８１℃乃至８５℃とする。
【００３７】
そして、図３の工程２にて成型された成形物を型から外し、密閉型脱脂炉を用いて脱バインダを行う（図３の工程３）。このとき、密閉型脱脂炉の温度は、例えば、図４に示すように最初の４時間で１００℃に達するように加熱して、その後、１２時間かけて徐々に温度を上げて３００℃にする。更に、１４時間かけて徐々に温度を上昇して５００℃として、３時間５００℃を維持させた後、徐々に温度を下げて室温に戻す。これにより、バインダが取り除かれる。
【００３８】
次に、焼結を行う（図３の工程４）。焼結の温度は、例えば、図５に示すように最初の１時間で徐々に５００℃まで上昇させて、その後１時間５００℃の状態で維持した後、１時間後に１１００℃と成るように温度を徐々に上げ、更に、３０分後に１３００℃に上昇させる。そして、１３００℃で２時間維持させた後、温度を下げて室温に戻す。
【００３９】
尚、工程３の脱バインダ及び工程４の焼結により成形物は収縮するが、焼結温度及び時間、使用する金属材料及びバインダ混合率により収縮率が決まるため、予めこれらを考慮した上で成形することで、高精度のターミナル本体３を得ることができる。
【００４０】
また、上記方法により形成されたターミナル本体３は、約９８％と高密度の金属とすることができるので、通常の金属と同等の強度を持ち、寸法精度も従来の切削加工以上の精度（３％以下）を確保できる。
【００４１】
このように、金属粉末射出成形焼結法により、高精度で高強度のターミナル本体３を製造することができるようになる。これにより、高精度で耐圧性の高いターミナルを量産することが可能となり、二酸化炭素冷媒のように高低圧差の大きい冷媒を圧縮して、密閉容器に吐出するコンプレッサ１０の製造コストを削減することができるようになる。
【００４２】
尚、係るターミナル２０を密閉容器１２に取り付ける際には、先ず、ターミナル本体３をエンドキャップ１２Ｂの密閉容器１２内側から取付孔１２Ｄ内に挿入し、ターミナル本体３の取付部５を取付孔１２Ｄの周縁に当接させる。この状態で、プロジェクション溶接により、取付部５を取付孔１２Ｄ周縁のエンドキャップ１２Ｂに固定することで取り付けることができる。
【００４３】
本実施例では回転軸１６を縦置型とした２シリンダ型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサ１０を用いて説明したが、この発明は回転軸を横置型としたコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。また、圧縮要素を３段、４段或いはそれ以上の圧縮要素を備えた多段圧縮式コンプレッサに適応しても差し支えなく、逆に、単一の圧縮要素を備えたコンプレッサでも本発明は有効である。
【００４４】
また、実施例ではコンプレッサ１０を給湯装置に適用したが、これに限らず、室内の空気調和機などに用いても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例のコンプレッサの縦断側面図である。
【図２】図１のコンプレッサの上面図である。
【図３】金属粉末射出成形焼結法の説明図である。
【図４】図３の脱バインダの時間及び温度を示す図である。
【図５】図３の焼結時間及び温度を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  電気的端子
３  ターミナル本体
４  ベース部
５  取付部
７  ガラスシール
１０  コンプレッサ
１２  密閉容器
１２Ａ  容器本体
１２Ｂ  エンドキャップ
１２Ｄ  取付孔
１６  回転軸
２０  ターミナル
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
【図１】
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【図２】
2006177195.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006177195.tif 000006
【図５】
2006177195.tif 000007