(57)【要約】【課題】  モータ室内の圧力が上昇したときに、筒体と蓋との固定力が低下することを防止し、容器の耐圧性を高める。【解決手段】  筒体２５の内周壁２５ａと溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃとを接触させた状態で筒体２５を溝部２１ｂに嵌め込む。これにより、内圧が上昇して溝部２１ｂの外周側直径が拡大するように溝部２１ｂが変形しても、筒体２５の内周壁２５ａには筒体２５の直径を拡大させるような圧力が作用しないので、筒体２５の内周壁２５ａと溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃとの接触面圧が上昇する。したがって、筒体２５を蓋２１に固定する固定力が上昇するので、モータ室４ｂ内の圧力が上昇したときに、筒体２５と蓋２１との固定力が低下することを防止し、蓋２１の変形を抑制することにより、容器の耐圧性を高めることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧が作用するケーシング（４、２１、２２）と、
前記ケーシング（４、２１、２２）の外壁に固定された筒状の筒体（２５）とを有し、
前記筒体（２５）は、その内周壁（２５ａ）と前記ケーシング（４、２１、２２）の外壁に形成された凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）とが接触した状態で前記ケーシング（４、２１、２２）に固定されていることを特徴とする圧力容器構造。
【請求項２】
前記ケーシング（４、２１、２２）の外壁には環状の溝部（２１ｂ）が形成されており、
さらに、前記溝部（２１ｂ）の内周側が前記凸部（２１ｄ）を成すとともに、前記溝部（２１ｂ）の内周側の内壁が前記凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）を成すことを特徴とする請求項１に記載の圧力容器構造。
【請求項３】
前記凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）と前記筒体（２５）の内周壁（２５ａ）とは、所定の面圧以上の面圧にて接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力容器構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力容器構造にて構成され、前記ケーシング（４、２１、２２）内に、流体を吸入圧縮する圧縮機構（２）および前記圧縮機構（２）を稼動させる電動式のモータ（３）が収納された密閉型圧縮機であって、
前記モータ（３）に電力を供給する給電端子（２３）が前記筒体（２５）内に配置されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記筒体（２５）内には封止剤が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記封止剤は、エポキシ系の樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機構（２）は、固定スクロール（１３）および旋回スクロール（１４）を有して構成されたスクロール型圧縮機構であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の密閉型圧縮機。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか１つに記載の密閉型圧縮機（１）を備える蒸気圧縮式冷凍機であって、
前記密閉型圧縮機（１）の吐出圧は、冷媒の臨界圧力以上であることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項９】
冷媒として、二酸化炭素が用いられていることを特徴とする請求項８に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内圧が作用する圧力容器構造、この圧力容器構造を用いた密閉型圧縮機、およびこの密閉型圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、発明者が試作検討した密閉型圧縮機１のケーシング（圧力容器）をの一部をなす蓋２１周辺の拡断面図である。
【０００３】
そして、この試作検討に係る密閉型圧縮機１の蓋２１の外壁側には、給電端子２３が装着される貫通穴２１ａが形成されているとともに、この貫通穴２１ａの外周側を囲むような環状の溝部２１ｂが設けられている。
【０００４】
また、溝部２１ｂには、給電端子２３を封止固定する封止剤２５ｂが充填された円筒状の筒体２５が挿入されており、この筒体２５は、その外周壁が溝部２５ｂの外周側の内壁に接触した状態に溝部２１ｂに圧入固定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、密閉容器をなすケーシング内の圧力が過大に上昇すると、蓋２１が、図６に示すように、外側が凸となるように盛り上がって変形するので、これに呼応して溝部２１ｂは、その外周側直径が拡大するように変形する。
【０００６】
一方、ケーシング内の圧力が上昇しても、筒体２５の内周壁には筒体２５の直径を拡大させるような圧力が作用しないので、筒体２５の外周壁と溝部２５ｂの外周側の内壁との接触面圧が低下し、筒体２５が蓋２１から外れてしまうおそれがある。
【０００７】
なお、この問題に対しては、筒体２５を蓋２１に溶接すれば解決することができるものの、溶接工程が発生するので、密閉型圧縮機の製造原価が上昇してしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な圧力容器構造または密閉型圧縮機を提供し、第２には、筒体をケーシングに確実に固定し、容器の耐圧性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内圧が作用するケーシング（４、２１、２２）と、ケーシング（４、２１、２２）の外壁に固定された筒状の筒体（２５）とを有し、筒体（２５）は、その内周壁（２５ａ）とケーシング（４、２１、２２）の外壁に形成された凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）とが接触した状態でケーシング（４、２１、２２）に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、内圧が上昇してケーシング（４、２１、２２）が盛り上がるように変形しても、筒体（２５）の内周壁（２５ａ）には筒体（２５）の直径を拡大させるような圧力が作用しないので、筒体（２５）の内周壁（２５ａ）と凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）との接触面圧が上昇し、筒体（２５）をケーシング（４、２１、２２）に固定する固定力が上昇する。
【００１１】
したがって、筒体（２５）をケーシング（４、２１、２２）に確実に固定することができるとともに、ケーシング（４、２１、２２）が盛り上がるように変形することを抑制できるので、圧力容器をなすケーシング（４、２１、２２）の耐圧強度を高めることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、ケーシング（４、２１、２２）の外壁には環状の溝部（２１ｂ）が形成されており、さらに、溝部（２１ｂ）の内周側が凸部（２１ｄ）を成すとともに、溝部（２１ｂ）の内周側の内壁が凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）を成すことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、凸部（２１ｄ）の外周壁（２１ｃ）と筒体（２５）の内周壁（２５ａ）とは、所定の面圧以上の面圧にて接触していることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力容器構造にて構成され、ケーシング（４、２１、２２）内に、流体を吸入圧縮する圧縮機構（２）および圧縮機構（２）を稼動させる電動式のモータ（３）が収納された密閉型圧縮機であって、モータ（３）に電力を供給する給電端子（２３）が筒体（２５）内に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、筒体（２５）をケーシング（４、２１、２２）に確実に固定することができるので、給電端子（２３）に発生する応力を低減することができ、密閉型圧縮機の耐圧信頼性を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、筒体（２５）内には封止剤が充填されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、封止剤は、エポキシ系の樹脂であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、圧縮機構（２）は、固定スクロール（１３）および旋回スクロール（１４）を有して構成されたスクロール型圧縮機構であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の密閉型圧縮機（１）を備える蒸気圧縮式冷凍機であって、密閉型圧縮機（１）の吐出圧は、冷媒の臨界圧力以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項９に記載の発明では、冷媒として、二酸化炭素が用いられていることを特徴とするものである。
【００２１】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態は、給湯水を加熱する給湯器に本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機および密閉型圧縮機を適用したものであって、図１はヒートポンプ式給湯器であり、図２は本実施形態に係る密閉型圧縮機１の断面図である。
【００２３】
そして、ヒートポンプ式給湯器とは、図１に示すように、冷媒を吸入圧縮する密閉型圧縮機１、水冷媒熱交換器３０、水冷媒熱交換器３０から流出した冷媒を減圧する減圧器４０、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器５０、および蒸発器５０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を密閉型圧縮機１に供給する気液分離器６０等から構成されたもので、外気から吸熱した熱および密閉型圧縮機１の圧縮仕事量に相当する熱量を給湯水に与えることにより給湯水を加熱する。
【００２４】
また、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いており、密閉型圧縮機１から吐出される冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上として、必要な吐出冷媒温度（例えば、８０℃〜９０℃）を得ている。
【００２５】
なお、本実施形態では、水冷媒熱交換器３０に流入する高圧冷媒の圧力を臨界圧力以上としているので、水冷媒熱交換器３０内で冷媒は凝縮することなく、その温度を低下させながらエンタルピを低下させる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機１の構造を図２に基づいて述べる。
【００２７】
本実施形態に係る密閉型圧縮機１は、ハウジング４の軸方向一端側に設けられて冷媒を吸入圧縮するスクロール型圧縮機構２と、ハウジング４の軸方向他端側に設けられてスクロール型圧縮機構２を駆動する電動モータ（本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ）３とが一体となったものである。
【００２８】
ここで、電動モータ３の概略について述べる。
【００２９】
ハウジング４は略円筒状に形成された鉄製のものであり、固定子鉄心５は、けい素鋼板等の磁性材料からなるヨークであり、この固定子鉄心５はハウジング４に対して焼き嵌めまたはしまり嵌めにて固定されている。コイル６は固定子鉄心５に巻き付けられた巻線であり、この巻線６および固定子鉄心５等からステータコイル７が構成されている。
【００３０】
また、ロータ８はステータコイル７内で回転する回転子であり、このロータ８は複数個の永久磁石、並びに軸受１０ａ、１０ｂを介して回転可能に支持されたシャフト１１等から構成されている。
【００３１】
そして、軸受１０ａは、ハウジング４に焼き嵌めまたはしまり嵌めにて固定されたミドルハウジング９に装着され、軸受１０ｂは、ハウジング４に接合された軸受保持部材１２に装着されている。
【００３２】
ここで、軸受保持部材１２は、その外周側に設けられた略円筒状の接合部１２ａがハウジング４のうちコイル６の外周側、つまりコイルエンドに対応する部位にて溶接やろう付け等にてハウジング４の内周面に接合されたもので、本実施形態では、スポット溶接等の電気溶接により複数箇所の部位にて局所的に軸受保持部材１２とハウジング４とを溶接している。
【００３３】
次に、スクロール型圧縮機構２について述べる。
【００３４】
シェル１３はミドルハウジング９に固定されてミドルハウジング９と共に空間を構成する固定部材であり、このシェル１３のうちミドルハウジング９側には、ミドルハウジング９側に向けて突出する渦巻状の歯部１３ａが形成されている。
【００３５】
また、ミドルハウジング９とシェル１３との間には、シェル１３の歯部１３ａに接触して作動室Ｖを構成する渦巻状の歯部１４ａ、およびこの歯部１４ａが一体形成された略円盤状の端板部１４ｂ等からなる旋回スクロール１４が配設されており、この旋回スクロール１４が、シェル１３、つまり固定スクロール１３に対して旋回することにより、作動室Ｖの体積を拡大縮小させて圧縮性流体、つまり冷媒を吸入圧縮する。
【００３６】
また、旋回スクロール１４は、端板部１４ｂの略中央に形成された略円筒状のボス部１４ｃにてシャフト１１の一端側（紙面下側）に形成されたクランク部１１ａに、ブッシング１６およびシェル型（内輪を持たないタイプ）の針状コロ軸受（ニードルベアリング）１５を介して連結されている。
【００３７】
そして、クランク部１１ａは、シャフト１１の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成されているため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、シャフト１１周りに旋回（回転）運動する。
【００３８】
因みに、ブッシング１６は、旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して摺動可能に連結し、両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させる従動クランク機構を構成するものであり、このブッシング１６は、旋回スクロール１４に作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して微小変位させて両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させている。
【００３９】
また、自転防止用ピン１７は、旋回スクロール１４が旋回する際に、旋回スクロール１４がクランク部１１ａ周りに回転（自転）することを防止する自転防止用手段である。このため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、クランク部１１ａ周りに回転（自転）することなく、シャフト１１の軸方向と直交する平面内において、シャフト１１の回転中心を公転中心として対して旋回（公転）する。
【００４０】
また、リアハウジング１８は、シェル１３と共に作動室Ｖから吐出する冷媒を平滑化する吐出室１９を構成するものであり、このリアハウジング１８は、ボルト等の締結手段によりシェル１３に固定されている。
【００４１】
また、吐出ポート２０はシェル（固定スクロール）１３の略中心部に位置する作動室Ｖと吐出室１９とを連通させる連通口であり、この吐出ポート２０のうち吐出室１９側には、吐出室１９に吐出した冷媒が作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁（図示せず）および吐出弁の最大開度を規制するストッパ１９ａが設けられている。
【００４２】
また、蓋部２１、２２は、ハウジング４の軸方向端部に溶接されてハウジング４の軸方向端部を閉塞する略円盤状のものであり、この蓋２１、２２、およびハウジング４により密閉容器をなすケーシングを構成している。
【００４３】
そして、電動モータ３側の蓋２１の略中央部には、図３に示すように、コイル６に電力を供給する金属製の給電端子２３が貫通する貫通穴２１ａが形成されており、この給電端子２３は、電動モータ３側から貫通穴２１ａに装着された金属製の給電端子固定板２４にガラスシール剤２４ａにて封止固定されている。
【００４４】
なお、給電端子固定板２４は、その外周面が略円錐テーパ状となっているとともに、略円錐テーパ状の底辺側、つまり外周長さが大きい方が電動モータ３側となるように、電動モータ３側から貫通穴２１ａに装着した状態で、プロジェクション溶接等の接合方法により蓋２１に気密に接合固定されている。
【００４５】
また、蓋２１の外壁側には、貫通穴２１ａの外周側を囲むようにして環状に形成されてモータ室４ｂ側に陥没した溝部２１ｂが設けられており、この溝部２１ｂには、アルミニウム合金や鉄系金属等の金属製にて形成された円筒状の筒体２５が挿入されている。
【００４６】
そして、筒体２５は、その内周壁２５ａが溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃと所定の面圧で圧接した状態で摩擦力により蓋２１に固定されている。
【００４７】
とこで、本実施形態では、貫通穴２１ａの外周側を囲むように溝部２１ｂが設けられているので、貫通穴２１ａの外周側に貫通穴２１ａを囲むような凸部２１ｄが形成された状態と同等となる。
【００４８】
したがって、本実施形態においては、筒体２５は、その内周壁２５ａが凸部２１ｄの外周壁、つまり溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃに所定の面圧で圧接した状態で摩擦力により蓋２１に固定されているとも言える。
【００４９】
また、筒体２５内には封止剤２５ｂが充填されており、この封止剤２５ｂにて給電端子２３と電源ケーブル２３ａとの接合部および給電端子２３を封止剤２５ｂ内に埋設するようにして、給電端子２３と電源ケーブル２３ａとの接合部および給電端子２３を保護している。
【００５０】
なお、本実施形態では、封止剤２５ｂとしてエポキシ系の樹脂を採用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
【００５１】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機１の概略作動を述べる。
【００５２】
電動モータ３が稼動すると、ハウジング４に設けられた吸入口４ａ（図２参照）から連通穴１２ｃ（図２参照）を経由してロータ８やステータコイル７等が収納されたモータ室４ｂ内に流入した吸入冷媒は、ロータ８とステータコイル７との隙間等を流れて電動モータ３を冷却した後、スクロール型圧縮機構２に吸引されて圧縮され、その後、吐出室１９を経由して吐出口４ｃから水冷媒熱交換器３０に向けて吐出される。
【００５３】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機１の作用効果を述べる。
【００５４】
本実施形態では、密閉型圧縮機１が稼動しているときは、モータ室４ｂ内の圧力は吸入圧（低圧）となるものの、密閉型圧縮機１が停止すると、高圧側圧力と低圧側圧力が均圧するので、低圧側であるモータ室４ｂ内の圧力が上昇する。
【００５５】
このため、蓋２１は、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、蓋２１が、外側が凸となるように盛り上がって変形するので、これに呼応して溝部２１ｂは、その外周側直径および内周側直径が拡大するように変形する。
【００５６】
一方、モータ室４ｂ内の圧力が上昇しても、筒体２５の内周壁２５ａには筒体２５の直径を拡大させるような圧力が作用しないので、筒体２５の内周壁２５ａと溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃとの接触面圧が上昇する。
【００５７】
したがって、筒体２５を蓋２１に固定する固定力が上昇するとともに、蓋２１が盛り上がるように変形することを抑制できるので、圧力容器をなすケーシングの耐圧強度を高めることができる。
【００５８】
また、給電端子固定板２４にもモータ室４ｂ内の圧力が作用するので、給電端子固定板２４は、ガラスシール剤２４ａおよび給電端子２３を圧縮しながら、これら２４ａ、２３をモータ室４ｂ外に押し出そうとする力（以下、この力を内圧力と呼ぶ。）を作用させるが、筒体２５が蓋２１に強固に固定され、かつ、筒体２５内に封止剤２５ｂが充填されているので、筒体２５は、封止剤２５ｂを介して内圧力に対向する力をガラスシール剤２４ａおよび給電端子２３に作用させるとともに、溝部２１ｂの外周側直径蓋２１が拡大するような蓋２１の変形を抑制する。
【００５９】
したがって、給電端子固定板２４の変形が抑制されるので、ガラスシール剤２４ａおよび給電端子２３に発生する応力を低減することができるので、密閉型圧縮機１の耐圧信頼性を高めることができる。
【００６０】
延いては、蓋２１や給電端子固定板２４等の内圧が作用する部位の肉厚を薄くすることが可能となるので、密閉型圧縮機１の軽量化および製造原価低減を図ることができる。
【００６１】
因みに、筒体２５と蓋２１との固定力が脆弱であると、内圧力に対向する力、および蓋２１の変形を抑制する力が低下する。
【００６２】
また、本実施形態では、モータ室４ｂ内の圧力が上昇すると、筒体２５の内周壁２５ａと溝部２１ｂの内周側の内壁２１ｃとの接触面圧が上昇するので、筒体２５を蓋２１に組み付ける際には、筒体２５の嵌め合いを中間ばめ程度としても、モータ室４ｂ内の圧力が上昇したときには、筒体２５の嵌め合いが中間ばめ以上（例えば、しまりばめ）となるので、筒体２５を蓋２１に組み付ける際の嵌め合いは、中間ばめ以上であればよい。したがって、筒体２５を蓋２１に組み付ける際の圧入作業性を向上させることができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第１実施形態では、筒体２５内に封止剤２５ｂを充填したが、本実施形態は、図４に示すように、封止剤２５ｂの充填を廃止したものである。
【００６４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ミドルハウジング９にメインベアリングをなす軸受１０ａを設置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばメインベアリング１０ａを支持するための専用の部材を配置してもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、本発明を給湯器に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空調装置に適用してもよい。
【００６６】
また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素として、高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒をフロンとして、高圧側冷媒圧力を臨界圧力未満としてもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態では、吸入冷媒にて電動モータ３を冷却したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出冷媒にて電動モータ３を冷却してもよい。
【００６８】
また、上述の実施形態では、スクロール型圧縮機構２をポンプ機構として採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他形式のポンプ機構として採用してもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、蓋２１、２２は、円盤状であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばドーム状（半球状）であってもよい。
【００７０】
また、上述の実施形態では、溝部２１ｂを蓋２１に形成することにより凸部２１ｄを構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、貫通穴２１ａの周辺の肉厚をその他の部位より厚くして凸部２１ｄを構成してもよい。
【００７１】
また、上述の実施形態では、本発明に係る圧力容器構造を密閉型圧縮機に適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７２】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【図５】試作検討品に係る密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【図６】試作検討品に係る密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…密閉型圧縮機、２…スクロール型圧縮機構、３…電動モータ、
４…ハウジング、４ｂ…モータ室、５…固定子鉄心、６…コイル、７…ステータ、
８…ロータ、９…ミドルハウジング、１１…シャフト、
１２…軸受保持部材、１３…シェル、１４…旋回スクロール、
２１、２２…蓋部、２１ｂ…溝部、２４…給電端子固定板、
２４ａ…ガラスシール剤、２５…筒体、２５ｂ…封止剤。
【図１】
2005133623.tif 000003
【図２】
2005133623.tif 000004
【図３】
2005133623.tif 000005
【図４】
2005133623.tif 000006
【図５】
2005133623.tif 000007
【図６】
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