(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に使用する高耐圧のターミナルを安価に製造して、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にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から成る回転圧縮機構部１８（圧縮要素）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内に吐出する密閉式電動圧縮機としてのロータリコンプレッサ１０において、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、当該ターミナル本体３は、低圧鍛造により構成されている。【選択図】      図１
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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、低圧鍛造により構成されていることを特徴とする密閉式電動圧縮機。
【請求項２】
前記ターミナル本体は、炭素含有量が０．１８％以下の炭素鋼にて構成され、前記密閉容器に溶接する箇所のみ切削加工されていることを特徴とする請求項１の密閉式電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器にターミナルを備えて、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たモータから成る電動要素と、この電動要素にて駆動される圧縮要素とを備え、密閉容器に取り付けられたターミナルから電動要素に給電して運転し、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、密閉容器に取り付けられた前記ターミナルは、密閉容器内からの圧力を均一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。そして、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形成されており、電動要素に通電するための電気的端子がこのターミナルの本体部分を貫通して、ガラスシールにて固定されていた（例えば、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】
【０００４】
近年、この種密閉式電動圧縮機では、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）等の自然冷媒を使用するようになってきている。
【０００５】
ここで、二酸化炭素は高低圧差が大きい冷媒であり、圧縮要素から吐出される冷媒圧力も３ＭＰａ〜１０ＭＰａに達し、従来のフロン冷媒を使用する場合より極めて高い圧力となる。そのため、圧縮要素から吐出される冷媒により密閉容器内も高圧となるので、従来のターミナルを密閉容器に取り付けた場合には、係る高圧でターミナルが破壊される問題が生じていた。
【０００６】
このため、ターミナルが少なくとも４０ＭＰａ以上（二酸化炭素の高圧が異常上昇する場合を考慮して４０ＭＰａ以上とする）の高圧に耐えうるように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。しかしながら、前述したプレス加工では本体部分の厚みを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ず、ターミナルを量産することが困難で、製造コストが著しく高騰する問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、係る従来技術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に使用する高耐圧のターミナルを安価に製造して、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】
【０００８】
本発明の密閉式電動圧縮機は、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、この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、当該ターミナル本体は、低圧鍛造により構成されているものである。
【０００９】
請求項２の発明の密閉式電動圧縮機は、上記発明においてターミナル本体は、炭素含有量が０．１８％以下の炭素鋼にて構成され、密閉容器に溶接する箇所のみ切削加工されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の密閉式電動圧縮機によれば、ターミナル本体は低圧鍛造により構成されているので、耐圧性の優れたターミナルを安価に製造することができる。
【００１１】
また、請求項２の如くターミナル本体を炭素含有量が０．１８％以下の炭素鋼にて構成し、密閉容器に溶接する箇所のみ切削加工するものとすれば、当該ターミナルを密閉容器に支障なく溶接固定することができる。
【００１２】
以上により、二酸化炭素冷媒の使用に適した高圧に耐えうるターミナルを安価に製造でき、二酸化炭素を冷媒とした密閉式電動圧縮機の製造コストを削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、圧縮要素にて圧縮した二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出する内部高圧型の密閉式電動圧縮機において使用可能なターミナルを安価に製造して、密閉式電動圧縮機の製造コストを削減することを特徴とする。高圧に耐えられるターミナルを安価に製造するという目的を、ターミナル本体を低圧鍛造により構成することにより実現したものである。以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【００１４】
図１は本発明の密閉式電動圧縮機の一実施例として、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としての回転圧縮機機構部１８とを備えたロータリコンプレッサ１０の縦断側面図を示している。
【００１５】
図１において、本実施例のロータリコンプレッサ１０は、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から回転圧縮機構部１８が構成され、第１の回転圧縮要素３２にて圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素３４に吸い込み、この第２の回転圧縮要素３４にて圧縮された高温高圧の冷媒を密閉容器１２内に吐出する内部高圧型のロータリコンプレッサである。尚、ロータリコンプレッサ１０の冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）を使用するものとする。
【００１６】
前記密閉容器１２は、縦長円筒状を呈した容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上端開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、前記回転圧縮機構部１８を容器本体１２Ａの下部に、電動要素１４を容器本体１２Ａの上部に収納している。そして、密閉容器１２の容器本体１２Ａ内底部にはオイル溜め８０が構成されている。
【００１７】
上記密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に給電するためのターミナル（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とから成る。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・・が設けられ、ガラスシール７にてベース部４に固定されている。尚、当該ターミナル２０の製造方法については後に詳述する。
【００１８】
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溶接固定されたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。
【００１９】
前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により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で形成されている。
【００２０】
前記回転圧縮機構部１８は、中間仕切板３６を挟んで、２段目となる第２の回転圧縮要素３４を密閉容器１２内の電動要素１４側、１段目となる第１の回転圧縮要素３２を電動要素１４とは反対側に配置している。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の上下に配置され、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を構成する上下シリンダ３８、４０及び電動要素１４の回転軸１６に形成された上下偏心部４２、４４に嵌合されて各シリンダ３８、４０内で偏心回転するローラ４６、４８と、各ローラ４６、４８に当接して各シリンダ３８、４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する図示しないベーンと、下シリンダ４０の一方（下側）の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５６Ａを有する下部支持部材５６と、上シリンダ３８の上側の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５４Ａを有する上部支持部材５４にて構成される。尚、上記上下偏心部４２、４４はそれぞれ１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられている。
【００２１】
上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート１６０、１６１にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、上部支持部材５４の上シリンダ３８とは反対側（上側）の面を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６３にて閉塞することにより形成された吐出消音室６２と、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側（下側）の面を凹陥させ、この凹陥部を下部カバー６８にて閉塞することにより形成された吐出消音室６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は上部カバー６３、吐出消音室６４は下部カバー６８にて閉塞される。この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成され、同様に下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成されている。
【００２２】
また、前記下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を下ボルト９０・・にて下から下部支持部材５６に固定され、図示しない吐出ポートにて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。このボルト９０・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２３】
上記上部カバー６３には吐出消音室６２と密閉容器１２内とを連通する図示しない連通路が形成されており、この連通路から第２の回転圧縮要素３４で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２４】
一方、回転軸１６の一端（下端）にはオイル溜め８０に貯留されたオイルを吸い上げるための給油手段としてのオイルポンプ８１が取り付けられており、当該オイルポンプ８１にて吸い上げられたオイルを回転軸１６の軸中心に鉛直方向に形成されたオイル孔８８と、このオイル孔８８に連通する横方向の給油孔８２、８４（上下偏心部４２、４４にも形成されている）から回転圧縮機構部１８の摺動部等にオイルが供給される。
【００２５】
そして、本実施例のロータリコンプレッサ１０では、冷媒として地球環境に優しい自然冷媒である前記二酸化炭素を使用するものとする。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等該存のオイルが使用される。
【００２６】
他方、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５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６４及び電動要素１４の上側に対応する位置に、スリーブ１４０、１４１、１４２及び１４３がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４０と１４１は上下に隣接すると共に、スリーブ１４２はスリーブ１４１の略対角線上にある。
【００２７】
スリーブ１４０内には上シリンダ３８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の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過して、スリーブ１４２に至り、他端はスリーブ１４２内に挿入接続されて吐出消音室６４と連通する。
【００２８】
また、スリーブ１４１内には下シリンダ４０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の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４３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。
【００２９】
以上の構成で、次にロータリコンプレッサの動作を説明する。ターミナル２０の電気的端子２・・及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル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に嵌合されたローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３０】
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１６１から下シリンダ４０に低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８と図示しないベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポートを経て吐出消音室６４内に吐出される。
【００３１】
吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４内に連通された冷媒導入管９２を通って、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１６０から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。
【００３２】
上シリンダ３８内に吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６と図示しないベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、上シリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００３３】
そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒は、図示しない連通路を経由して密閉容器１２内に吐出された後、電動要素１４の隙間を通過して密閉容器１２内上側へと移動し、当該密閉容器１２上側に接続された冷媒吐出管９６からロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。
【００３４】
このように、ロータリコンプレッサ１０の密閉容器１２内は高圧であり、従来のフロン冷媒を用いた場合より極めて高い圧力となる。そこで、ターミナルの強度が問題となる。従来のフロン冷媒を用いた場合、ターミナルを構成するターミナル本体は１ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚みが有れば、密閉容器１２内に吐出された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であった。
【００３５】
ところが、二酸化炭素（ＣＯ2）冷媒は、従来の冷媒と比較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、本体部分が外部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際には、二酸化炭素冷媒の異常上昇も考慮して、少なくとも４０ＭＰａ以上の圧力に耐えうるターミナルを用いる必要がある。この場合、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、ターミナル本体全体を切削加工により形成していた。
【００３６】
そのため、ターミナルを量産することが困難となり、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。
【００３７】
ここで、本発明ではターミナル本体３を、低圧鍛造により構成することでターミナル２０が形成されている。また、ターミナル本体３は、炭素含有量が０．１８％以下の炭素鋼であるＳ１５Ｃにて構成され、密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂにプロジェクション溶接する箇所である取付部５のみ上記低圧鍛造による成型後に切削加工している。
【００３８】
このように、ターミナル本体３全体を低圧鍛造により構成した後、精度の求められる取付部５のみを切削加工して、適正寸法を出すことで、高精度で高耐圧のターミナル２０を製造することができるようになる。これにより、従来のようにターミナル本体全体を切削加工することで形成していたターミナルより安価に製造することができる。また、上述の如く本実施例のターミナル本体３は、炭素含有量が０．１８％以下の炭素鋼であるＳ１５Ｃにて構成している。Ｓ１５Ｃは炭素含有量が０．１５％、若しくは、０．１３％〜０．１８％の炭素鋼である。このように炭素含有量が０．１８％以下の比較的柔らかい炭素鋼を使用することで、ターミナル本体３を低圧鍛造にて容易に成型することができる。尚、本実施例ではターミナル本体３の構成材料としてＳ１５Ｃを使用するものとしたが、それ以外にも炭素含有量０．１８％以下の炭素鋼であれば良く、具体的な鋼材として、Ｓ１２ＣやＳ１０Ｃなどが挙げられる。上述した何れの炭素鋼も比較的柔らかい炭素鋼であり、低圧鍛造にて容易に成型することが可能である。
【００３９】
以上詳述したように、本発明により二酸化炭素冷媒の使用に適した高圧に耐えうるターミナル２０を量産することが可能となり、二酸化炭素を冷媒としたロータリコンプレッサ１０の製造コストを削減できるようになる。
【００４０】
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、当接部全周をプロジェクション溶接することにより、取付部５を取付孔１２Ｄ周縁のエンドキャップ１２Ｂに固定することができる。
【００４１】
本実施例では回転軸１６を縦置型とした多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密閉式電動圧縮機にも適用できることは云うまでもない。また、ロータリコンプレッサに限らず、スクロール式の密閉式電動圧縮機など、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、二酸化炭素冷媒を密閉容器内に吐出する圧縮機であれば本発明は適用可能である。
【００４２】
また、３段、４段或いはそれ以上の圧縮要素を備えた密閉式電動圧縮機に本発明を適用しても差し支えなく、逆に、単一の圧縮要素を備えた密閉式電動圧縮機に適用しても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例のロータリコンプレッサの縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
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  ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１２Ａ  容器本体
１２Ｂ  エンドキャップ
１２Ｄ  取付孔
１４  電動要素
１６  回転軸
１８  回転圧縮機構部
２０  ターミナル
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  積層体
２８  ステータコイル
３０  積層体
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
３８  上シリンダ
４０  下シリンダ
５４  上部支持部材
５６  下部支持部材
６２、６４  吐出消音室
【図１】
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