(57)【要約】【課題】  作動圧力が高いＣＯ２等の冷媒を用いた場合や、密閉容器とガス管との接合部の強度を高め、接合部でガス漏れや破損を防止し、信頼性向上を実現する。【解決手段】  密閉容器の隔壁に設けられた管挿入孔にろう付けにより勘合され接合され、密閉容器内に作動ガスを流入または流出させるガス管とを有し、ガス管は円管であって、部分的に円管部より外径が大きい異形部が設けられ、異径部が管挿入孔との接合部または接合部より内側に配置したことで、異径部がストッパーの作用をし、ガス管を密閉容器の隔壁に強固に接合することができる。【選択図】  図２  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、前記密閉容器内に設けられた、作動ガスを吸入し圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する電動機と、前記密閉容器の隔壁に設けられた管挿入孔にろう付けにより勘合され接合され、前記密閉容器内に作動ガスを流入または流出させるガス管とを有し、前記ガス管は円管であって、部分的に円管部より外径が大きい異形部が設けられ、前記異径部が前記管挿入孔との接合部または接合部より内側に配置されたことを、特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
電動機が、前記圧縮機構部より吐出される作動ガスの圧力以上となる圧力空間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
ガス管が隔壁の鏡版に設けられ、前記ガス管の軸線が前記鏡板の法線と略並行に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
作動ガスが、二酸化炭素を主成分とすることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
圧縮機構部がスクロール型であることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機器及び空調機器等に用いられる密閉型圧縮機に関し、特に、高圧の冷媒ガスである炭酸ガス等を、高圧に圧縮する密閉型圧縮機に好適な容器構造に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍空調用の密閉型電動圧縮機としては、圧縮機構の方式がレシプロ式、ローリングピストン式およびスクロール式のものがあり、いずれの方法も家庭用、業務用の冷凍空調分野で使用されている。いずれの方式の圧縮機も、密閉容器内に、圧縮機構部と、その駆動用のシャフト、及び電動機等を収容して構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここでは、ＨＣＦＣ系冷媒Ｒ２２、またはＨＦＣ系Ｒ４１０Ａ冷媒などであって作動圧力５ＭＰａ以下で使用している場合のスクロール圧縮機を例にとり、従来の技術を説明する。
【０００４】
図６に従来のスクロール圧縮機の縦断面図を示す。
【０００５】
密閉容器１は、円筒状の胴シェル２１と、その上端側と下端側に円周溶接された深皿状の上部鏡板２２と底部鏡板２３により構成されている。また、胴シェル２１に設けられた管挿入孔２１ａに吸入外管２４が、上部鏡板２２に設けられた管挿入孔２２ａは吐出管１６が、各々挿入されろう付で結合されている。吸入管１１は、吸入外管２４に挿入され円周ろう付けされ固定されている。また、導入端子２５は上部鏡板２２に抵抗溶接などで接合されている。
【０００６】
密閉容器１の内部には、固定スクロール２ａと可動スクロール３とから構成された圧縮機構部２、オルダム継手４を介して可動スクロール３を固定スクロール２ａに対して旋回運動させるシャフト５と、固定スクロール２ａを固定されシャフト５を回転自在に支持する軸受部材６を設けている。
【０００７】
シャフト５には電動機７の回転子７ａが取り付けられており、胴シェル２１に焼き嵌め固定された固定子７ｂとともに軸受部材６の下部に配設されている。
【０００８】
密閉容器１の下方底部には潤滑油９を貯溜する油溜め１０が設けられており、シャフト５の貫通穴１３の下端より油溜め１０の潤滑油９をシャフト５の回転に伴いオイルポンプ１７で吸い上げ、ジャーナル軸受６ａ、偏芯軸受３ａ、および各摺動面へ供給する。
【０００９】
次に、以上のような構成を有する従来のスクロール圧縮機における、冷媒ガスの圧縮サイクルを説明する。空調機の熱交換器（図示せず）などを循環してきた低圧の冷媒ガスは吸入管１１より圧縮機構部２に吸入される。
【００１０】
吸入された冷媒ガスは、固定スクロール２ａと可動スクロール３との間に形成された三日月状の圧縮空間（図示せず）に入り、可動スクロール３の旋回運動により三日月状の圧縮空間が外側から中央に向かって次第に縮小することで、冷媒ガスは圧縮され高圧ガスとなり吐出孔１２より吐出される。
【００１１】
吐出孔１２より吐出された高圧ガスは、一旦密閉容器１内の固定スクロール２ａの上方の吐出空間１ａへ吐出され、ガス通路１４を通じ、電動機７が収容された下部空間１ｂに
流れ、先のガス通路１４とは別に設けられたガス通路１５を通じ、上方の空間１ｃに流れ、吐出管１６より、外部の図示しない熱交換器などの空調システムへ吐出される。そして、高圧ガスは該空調システムにおいて空調機の熱交換器などを循環し低圧ガスとなり、再び吸入管１１より圧縮機に戻る周知の圧縮サイクルを構成する。
【００１２】
しかしながら、地球環境への問題へ対応から、従来用いられていたＲ１２等のＣＦＣ系やＲ２２などのＨＣＦＣ系冷媒より地球温暖化抑制に適した、高効率で地球温暖化係数の小さいＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ，またはＲ３２等を、主成分としたＨＦＣ系冷媒等）、あるいは地球温暖化係数がさらに小さい自然冷媒である、たとえは二酸化炭素（以後ＣＯ２と記す）等を冷媒に用いた機器の利用が進められている。これらの冷媒に対応するために、従来の構造の圧縮機では次のような課題が生じていた。
【特許文献１】特開２００２−１６１８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの冷媒の多くは、冷媒の特性上、機器のシステム効率を高めるために、従来冷媒Ｒ２２等より作動圧力が高く、そのため圧縮機構部や密閉容器には、その板厚を厚くする等の強化をする必要があった。
【００１４】
例えば、図６に示す上記圧縮機の構成のように、密閉容器１の内壁（電動機７が収容された空間）に吐出圧力が作用する場合は、密閉容器１の板厚は（Ｒ２２等の吐出圧力の使用範囲が約５ＭＰａ未満の冷媒ガス、胴シェル２１の内径が約１１０ｍｍの場合）、約３ｍｍ程度で構成されていたが、ＣＯ２冷媒では、吐出圧力の使用範囲が約１５Ｍｐａとなり、Ｒ２２冷媒に対応した密閉容器１の材料と同等強度の材料を用いた場合、胴シェルの板厚は２倍以上の約８ｍｍが必要となる。
【００１５】
また、密閉容器１の板厚だけでなく、その密閉容器１への吸入管２４、吐出管１６の接合にも、より強固な接合が要求される。その接合について、従来の構成で、ＣＯ２ガスに対応すべく密閉容器１の板厚を厚くした場合を、図７を用いて説明する。
【００１６】
図７は、板厚ｔ１の上部鏡板２２に吐出管１６が接合される部分の断面図である。その接合は、図７のように、吐出管１６は管径（図中ｄ０）が略均一な円管で、上部鏡板２２の所定の位置にあけられた管挿入孔２２ａに挿入され、両者をろう付け接合する。
【００１７】
ここでの管挿入孔２２ａの直径ｄ１は、上部鏡板２２の外面側から内面側に渡って略均一であり、また吐出管１６の直径ｄ０よりわずかに大きくなるようにドリル等であけられている。
【００１８】
また、ろう付けでは、ろう材が吸入外管２４の直径ｄ０と管挿入孔２１ａの直径ｄ１の隙間に侵入固化し両者が接合されるが、その接合は、両者の隙間で固化したろう材と、隙間よりはみ出し固化したろう材により形成された接合部３１で行われる。
【００１９】
しかしながら、図７に示す構成でのろう付け接合では、ＣＯ２冷媒の高い作動圧力に耐えられるだけの十分な接合強度が得られなかった。
【００２０】
そこで強い接合強度を得る為に、溶接で固定する方法もあるが、吐出管１６を上部鏡板２２に円周溶接する際、ろう付けによる場合より多大の熱が局部的に加わる為、溶接部近辺が局部的に高温となりその後冷やされた時、その熱により上部鏡板２２が変形し、導入端子２５の接合に支障をきたす等の課題が生じていた。
【００２１】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するものであり、ＣＯ２等の作動圧力が高い冷媒ガス（流体含む）を用いた場合でも、上部鏡板２２などに吸入管や吐出管を、容易に強固に接合する事ができるため、生産性および信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するために本発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に設けられた、作動ガスを吸入し圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する駆動軸と、及び前記駆動軸を回転駆動する電動機と、密閉容器の隔壁に設けられた管挿入孔にろう付けにより勘合され接合され、密閉容器内に作動ガスを流入または流出させるガス管とを有し、ガス管は円管であって、部分的に円管部より外径が大きい異形部が設けられ、異径部が管挿入孔との接合部または接合部より内側に配置したものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＣＯ２などの作動圧力が高い冷媒を用いる場合でも、密閉容器にガス管を強固に接合できるため、信頼性の高い密閉型圧縮機が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本発明の一実施の形態で用いたスクロール圧縮機の構成において、図６で説明した従来の技術の例と同一機能部品については同一番号を使用し、同一の構成および作用の説明は省く。
【００２５】
また、本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機は、二酸化炭素を冷媒（以後ＣＯ２と記載）に用いた場合を例に説明するが、これに限るものではなく、従来用いられている冷媒でも作動圧力が５ＭＰａを超えて使用する場合や、ＨＦＣ系冷媒Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、またはハイドロカーボン（ＨＣ））等や、それより低い従来のＨＣＦＣ２２などの冷媒を用いた場合にも同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１及び図２を用いて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図態を示したものである。図２は、本発明の実施の形態１における説明に用いる主要部の断面図である。
【００２８】
図１において、密閉容器１は、図６の従来構成と同じように円筒状の胴シェル２１と、その上端側と下端側に円周溶接された上部鏡板２２と底部鏡板２３により構成されている。胴シェル２１に冷媒ガスの吸入管１１が、上部鏡板２２には吐出管１６が接合されている。作動ガスにＣＯ２を用いるため、密閉容器１の板厚は、従来より厚くなっており、また上部鏡板２２、底部鏡板２３の形状は、強度的に有利なように従来より深いドーム型となっている。
【００２９】
冷媒の特性にあわせ圧縮部の吸込容積等の変更はあるが、圧縮機構２は従来例と同じ動作をし、冷媒ガスは、吸入管１１から吸入され、吐出管１６から吐出されるまでの間、密閉容器１内では従来と同じ流れ動作をする。
【００３０】
図１の構成と従来構成との違いは、吐出管１６を上部鏡板２２に接合する部分の構成にある。その接合部分について図２を用いて説明する。
【００３１】
図２は、吐出管１６が管挿入孔２２ａに挿入され上部鏡板２２にろう付けで接合された
様子を示した断面図である。
【００３２】
図２に示すように、吐出管１６は、直径ｄ０の部分と、直径ｄ０からｄ２となるすり鉢状の異径部１６ａを有する構成となっている。管挿入孔２２ａの直径ｄ１は、吐出管１６の直径ｄ０部分よりわずかに大きく、異径部１６ａより小さい構成されている。
【００３３】
この断面を有する吐出管１６は、管挿入孔２２ａに内側より挿入され、異径部１６ａが管挿入孔２２ａ内端部に当てた状態でろう付け接合される。
【００３４】
胴シェル２１の内部に高圧がかかると、吐出管１６には上部鏡板２２から引き剥がされる方向の力が（図の上方に）作用するが、異径部１６ａがストッパーの作用をするため、従来の接合部３１ａだけの場合より接合力が著しく向上する。
【００３５】
したがって、本構成を用いる事で、従来では、十分な接合強度を得られなかったろう付けによる吐出管１６と上部鏡板２２の接合部において、十分な接合強度を得ることが容易に可能となる。
【００３６】
また、図３に示すように吐出管１６の異径部１６ａが管挿入孔２２ａに収容され接合される構成を用いてもよい。即ち、図３では管挿入孔２２ａの断面が、吐出管１６の異径部１６ａに沿った形に構成されている。このような構成を用いても、従来では、十分な接合強度を得られなかったろう付けによる接合部において、十分な接合強度を得ることが容易に可能となる。
【００３７】
このような管挿入孔２２ａの断面形状は、ドリルなどで直径ｄ１の孔をあけ、内側面より傾斜をつけた面取りドリルなどでを直径ｄ３となるすり鉢状の断面を形成できるが、外側面よりプレス加工を用いることで形成する事もできる。即ち、本実施例のように板厚５ｍｍ以上の鉄板にプレス加工で孔を打ち抜く場合、プレス型の凸型、凹型のかみ合わせの隙間を幾分大きく取ることで、凸型での打ち抜き方向の上方側（図の右方）はほぼ直径ｄ１で抜かれるが、打ち抜き方向下流側（図の左方側）では、応力関係からｄ１より外側に最大応力が作用するようになり、その結果、途中から直径ｄ１から直径ｄ３のすり鉢状となる断面形状を形成する事ができる。このプレス方法によれば、上記断面形状を有する管挿入孔２２ａが容易に形成できるため、生産性向上が実現できる。
【００３８】
尚、上記実施の形態１では、吐出管１６と上部鏡板２２部の接合部を説明したが、それに限らず、上記構成を、吸入外管２４と胴シェル２１の接合などにも適用することで、同様の効果が実現できる。
【００３９】
このように、上記実施の形態１の構成によれば、ろう付けによる簡単な構成で確実に、作動ガスである冷媒を流入または流出させる、吸入外管２４または吐出管１６を、胴シェル２１または上部鏡板２２に強固に接合することができるため、ＣＯ２などの作動圧力の高い冷媒を用い運転した場合でも接合部の破壊やガス漏れなどを防止することが可能となり、安価に、スクロールなどの密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００４０】
尚、上記実施の形態１では、異径部をすり鉢状に設けたが、その断面形状は、上記で説明したようにストッパーとして作用が得られる形状であれば、上記実施例と同様の動作を実現でき接合強度を向上できるため、同様の効果が得られることは言うまでもない。また、図３の管挿入孔２２ａの断面部をすり鉢状としたが、この形状もこれに限らず、吐出管１６の異径部形状１６ａに近い形状であれば、同様の効果を実現できる。
【００４１】
（実施の形態例２）
次に、本発明の実施の形態２について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２における主要部の縦断面図を示したものである。構成要素は図２と同様である。
【００４２】
実施の形態１との違いは、吐出管１６の設置角度である。図４では、吐出管１６を胴シェル２１の円筒中心と同方向に設置した構成を示したが、この場合、上部鏡板２２の曲面に管挿入孔２２ａが設けられると、管挿入孔２２ａは幾何学的に長孔となり円形とならない。このような管挿入孔２２ａをプレスやドリル等で形成する場合、プレス型の片当たり、ドリルでは工具の逃げなどが生じ、製作上の問題や、プレス型などの工具の寿命が短くなる。
【００４３】
これらの課題に対応する為、本実施の形態２では、図４に示すように吐出管１６を角度α傾けて、管挿入孔２２ａが設けられる上部鏡板２２の接線Ａに対し、吐出管１６の軸Ｂを略垂直（α≒９０°）となる構成としている。吐出管１６は、図２と同様の断面形状で、直径ｄ０の部分と直径がｄ０からｄ２となるすり鉢状の部分を有しており、ろう付け接合されると、図２と同様に異径部１６ａがストッパーとして作用するため、吐出管１６の接合強度が十分に確保される。
【００４４】
尚、上記構成によれば、管挿入孔２２ａをプレス加工で形成する際に、プレス型がプレスされる上部鏡板２２に対し垂直に当たり、プレス型へのダメージが少なくなるため、プレス型の寿命を長くできる。
【００４５】
尚、この構成のように、吐出管１６が導入端子２５の反対側に傾く事で、導入端子２５または端子カバー２６との距離（図中のｔ５）が大きく取れるため、作業性が向上すると言う効果を有する。したがって、生産性の向上が可能となる。
【００４６】
また、図５に示すように吐出管１６の異径部１６ａが管挿入孔２２ａに収容され接合される構成を用いてもよい。即ち、図５では管挿入孔２２ａの断面が、吐出管１６の異径部１６ａに沿った形に構成され、異径部１６ａがろう付けされると同時にストッパーの作用をするため、従来では、十分な接合強度を得られなかったろう付けによる接合部において、十分な接合強度を得ることが容易に可能となる。
【００４７】
尚、上記実施の形態１、及び２では、電動機７は吐出ガスの圧力がかかる空間に収容される構成を例に説明したが、接合強度が向上しているため、当然それより低い圧力が密閉容器１の内にかかる構成でも問題なく使用できる。即ち、密閉容器１の内壁よりかかる圧力が、吸入ガスの圧力以上の圧力となる構成であっても、上記形態１，２と同様の効果が得られる。
【００４８】
尚、上記実施の形態１、及び２では、ＣＯ２冷媒を用いた場合を例に説明したが、ＣＯ２冷媒に限定するものではなく、作動圧力がＣＯ２冷媒同等以下、またはそれ以上となる冷媒を用いる場合でも、上記同様に効果を得られることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、密閉容器にガス管を強固に接合できるため、信頼性の高い密閉型圧縮機が実現できるので、二酸化炭素冷媒等のように密閉容器内が高圧となる密閉型圧縮機の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１による主要部の断面図
【図３】吐出管接合部の別形態例の断面図
【図４】本発明の実施の形態２による吐出管の接合部の断面図
【図５】吐出管接合部の別形態例の断面図
【図６】従来のスクロール圧縮機の縦断面図
【図７】従来の主要部の断面図
【符号の説明】
【００５１】
１    密閉容器
２    圧縮機構
６    旋回スクロール
７    固定スクロール
１１  吸入管
１６  吐出管
２１  胴シェル
２２  上部鏡板
２２ａ  管挿入孔
２３  底部鏡板
２４  吸入外管
２５  導入端子
３１  接合部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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