(57)【要約】【課題】密閉容器の耐圧強度の高い密閉型圧縮機を得る。【解決手段】この発明に係る冷媒を圧縮する密閉型圧縮機は、胴部１と上部鏡板２および胴部１と下部鏡板３とをそれぞれ溶接接合した密閉容器１０１、密閉容器１０１の内部に配置された電動機構５、および密閉容器１０１の内部に配置され電動機構５によって駆動される圧縮機構６を備え、胴部１と上部鏡板２または胴部１と下部鏡板３とはアークスポット溶接を用いて接合されているものである。【選択図】図１
2007255359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部と上部鏡板および下部鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、
前記密閉容器の内部に配置された電動機構、
および前記密閉容器の内部に配置され前記電動機構によって駆動される圧縮機構を備え、
前記胴部と前記上部鏡板または前記下部鏡板とはアークスポット溶接を用いて接合されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記アークスポット溶接は、前記胴部の全周に渡って均等な間隔で施されている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】
前記アークスポット溶接は、前記胴部の半周部分にのみ施されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項４】
胴部と上部鏡板および下部鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、
前記密閉容器の内部に配置された電動機構、
および前記密閉容器の内部に配置され前記電動機構によって駆動される圧縮機構を備え、
前記胴部と前記上部鏡板または前記下部鏡板とは、ねじ加工を施したねじ部を介して接続されるとともに溶接を用いて接合され、
前記ねじ部のリード角θは、前記胴部と前記上部鏡板または前記下部鏡板とが重なっている部分の高さＨと前記胴部の内側の直径Ｄとを用いて（１）式から表されることを特徴とする密閉型圧縮機。
2007255359.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機に関するものであり、特に密閉型圧縮機の密閉容器の耐圧強度を向上させる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の密閉型圧縮機は、上部鏡板、円筒状の胴部、下部鏡板から構成される密閉容器の内部に、圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機構を配設した構成となっている（例えば、特許文献１）。密閉容器の上部鏡板および下部鏡板と胴部とは、溶接で接合されており、密閉容器の密閉性を確保している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１８２号公報（第４頁〜第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の密閉型圧縮機の冷媒として使用されていた特定フロンと呼ばれるＣＦＣ（ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）は、成層圏のオゾン層破壊による環境破壊の要因となるため、１９９５年に全廃となった。また、指定フロンと呼ばれるＨＣＦＣ（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）および代替フロンと呼ばれるＨＦＣ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）も地球温暖化の要因となるため２０２０年までに全廃される傾向となっている。
【０００５】
このため、上記のような従来の冷媒に替わり、自然冷媒を密閉型圧縮機の冷媒として使用する動きが起こっている。しかしながら、自然冷媒の中には、上記のような従来の冷媒の臨界圧力よりもはるかに高い臨界圧力を持つ冷媒もあり、このような従来よりも高い臨界圧力を持つ冷媒を使用する場合には、密閉型圧縮機の密閉容器の耐圧強度をさらに向上させる必要がある。
【０００６】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、密閉容器の耐圧強度の高い密閉型圧縮機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る密閉型圧縮機は、胴部と上部鏡板および下部鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、密閉容器の内部に配置された電動機構、および密閉容器の内部に配置され電動機構によって駆動される圧縮機構を備え、胴部と上部鏡板または下部鏡板とはアークスポット溶接を用いて接合されているものである。
【０００８】
また、この発明に係る密閉型圧縮機は、胴部と上部鏡板および下部鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、密閉容器の内部に配置された電動機構、および密閉容器の内部に配置され電動機構によって駆動される圧縮機構を備え、胴部と上部鏡板または下部鏡板とは、ねじ加工を施したねじ部を介して接続されるとともに溶接を用いて接合され、ねじ部のリード角θは、胴部と上部鏡板または下部鏡板とが重なっている部分の高さＨと胴部の内側の直径Ｄとを用いて（１）式から表されるものである。
2007255359.tif 000003
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、密閉容器の耐圧強度の高い密閉型圧縮機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示す密閉型圧縮機のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１１】
図１において、密閉容器１０１は、円筒状の胴部１、略半球状の上部鏡板２および略半球状の下部鏡板３を備え、密閉容器１０１内の上部には、電動機構５が配置され、密閉容器１０１内の電動機構５の下方には、冷媒を圧縮する圧縮機構６が配置されている。上部鏡板２には、ガラスで絶縁された電源ターミナル７ａを有する気密端子８が設置されており、電動機構５は、電源ターミナル７ａおよび電源ターミナル７ａに接続されているリード線７ｂを介して図示していない外部電源から供給される電力によって、圧縮機構６を駆動する。また、胴部１の側面には、冷媒を吸入する吸入管９が配置されており、上部鏡板２の上部には、冷媒を吐出する吐出管１０が配置されている。
【００１２】
冷媒は、冷凍サイクルにつながる吸入管９から密閉容器１０１内の圧縮機構６に供給され、臨界圧力まで圧縮される。圧縮された冷媒は、密閉容器１０１内に排出され、吐出管１０から冷凍サイクルに吐出される。このため、密閉容器１０１内は、高圧の冷媒で満たされることになる。なお、冷媒としては、二酸化炭素などの従来の冷媒よりも臨界圧力の高い冷媒を用いることを想定している。
【００１３】
図１および図２に示すように、密閉容器１０１は、胴部１の上部と上部鏡板２の外周面とを接合するように溶接を施し、胴部１と上部鏡板２とが溶接部４ａを介して接合されている。また、胴部１と上部鏡板２とが重なっている部分にアークスポット溶接を施し、胴部１と上部鏡板２とがアークスポット溶接部１１ａを介しても接合されている。胴部１は、下部鏡板３とも同様に接合されており、胴部１と下部鏡板３とが溶接部４ｂを介して接合されているとともに、胴部１と下部鏡板３とがアークスポット溶接部１１ｂを介しても接合されている。アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向に均等に配置されている。
【００１４】
図３は、アークスポット溶接を施す前のアークスポット溶接部の断面図である。
【００１５】
図３に示すように、アークスポット溶接を施す前に、胴部１のアークスポット溶接を施す箇所に、予め円形の孔２０を空けておく。胴部１のアークスポット溶接箇所に予め孔２０を空けておくことによって、アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂを正確に位置決めすることができる。
【００１６】
密閉容器１０１は、冷媒の圧力によって、胴部１、上部鏡板２および下部鏡板３が膨張し、胴部１と上部鏡板２とを溶接した溶接接合部４ａおよび胴部１と下部鏡板３とを溶接した溶接接合部４ｂには、密閉容器１０１の高さ方向（Ｙ方向）に作用するせん断荷重Ｆと密閉容器１０１の半径方向（Ｒ方向）に作用する胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とを引き裂くような引き裂き荷重Ｔとが作用する。せん断荷重Ｆは、上部鏡板２と下部鏡板３とが密閉容器１０１内部の圧力でＹ方向に引っ張られる荷重であり、引き裂き荷重Ｔは、胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とのＲ方向の変形量の差から生じる荷重である。
【００１７】
この発明の実施の形態１に示す密閉容器１０１においては、胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とはそれぞれアークスポット溶接を用いて接合されているので、アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂにせん断荷重Ｆと引き裂き荷重Ｔとを分担させ、溶接部４ａ，４ｂに作用するせん断荷重Ｆと引き裂き荷重Ｔとを軽減させることができる。そのため、密閉型圧縮機の密閉容器１０１の耐圧強度を向上させることができ、二酸化炭素などの従来の冷媒と比べて臨界圧力の高い冷媒を用いる場合であっても、密閉型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
図４は、アークスポット溶接個数に対する密閉容器の耐圧強度比を示す図である。図４（ａ）の横軸は、胴部１と上部鏡板２との重なっている部分に施すアークスポット溶接部１１ａの個数であり、縦軸は、アークスポット溶接を施さない場合の密閉容器の耐圧強度に対する密閉容器１０１の耐圧強度の比である。図４（ｂ）は、アークスポット溶接部を示す断面図である。図４（ａ）において、胴部１と上部鏡板２とが重なっている部分の溶接接合部１１ａの個数と胴部１と下部鏡板３とが重なっている部分の溶接接合部１１ｂの個数とは等しく、図４（ｂ）に示す溶接部４ａ，４ｂの溶接のど厚ｔとアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂの直径ｄａとは等しい。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、密閉容器１０１の耐圧強度比は、アークスポット溶接部１１ａの個数を増やすほど増加し、アークスポット溶接部１１ａを１６個配置した密閉容器１０１は、アークスポット溶接を施さない密閉容器に比べて、耐圧強度が２０％増加する。また、アークスポット溶接部１１ａを２４個配置した密閉容器１０１は、アークスポット溶接を施さない密閉容器に比べて、耐圧強度が３０％増加する。
【００２０】
なお、この発明の実施の形態１においては、胴部１と上部鏡板２との重なっている部分および胴部１と下部鏡板３とが重なっている部分の両方にアークスポット溶接を施すとしたが、胴部１と上部鏡板２との重なっている部分または胴部１と下部鏡板３とが重なっている部分のどちらか一方にのみアークスポット溶接を施してもよい。
【００２１】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による密閉型圧縮機のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００２２】
実施の形態１に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０１のアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向に均等に配置されている。この実施の形態２に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０２のアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向の半周部分のみに配置されている。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す密閉型圧縮機と同様である。
【００２３】
図６は、密閉型圧縮機に生じる疲労亀裂を表す断面図であり、図６（ａ）は、実施の形態２に示す胴部１の円周方向の半周部分のみにアークスポット溶接を施した場合であり、図６（ｂ）は、従来のアークスポット溶接を施していない場合である。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、胴部１の円周方向の半周部分にのみアークスポット溶接を施した場合には、疲労亀裂１２ａは、アークスポット溶接を施していない部分に生じ、胴部１の半径方向に進展する。これに対して、アークスポット溶接を施していない場合には、図６（ｂ）に示すように、疲労亀裂１２ｂは、胴部１の円周方向全体に進展する。そのため、図６（ａ），（ｂ）に示すように、胴部１の円周方向の半周部分にのみアークスポット溶接を施した場合の疲労亀裂１２ａの開口範囲１３ａは、アークスポット溶接を施していない場合の疲労亀裂１２ｂの開口範囲１３ｂよりも狭くなり、疲労亀裂が生じた場合の漏れ量を少なくすることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。また、図８は、この発明の実施の形態３による密閉型圧縮機の密閉容器のねじ部を示す図であり、図８（ａ）は、密閉容器のねじ部の断面図であり、図８（ｂ）は、密閉容器の上部鏡板と胴部とを接合する前の状態を示す斜視図である。
【００２６】
実施の形態１に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０１の胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とは、溶接部４ａ，４ｂを介してそれぞれ接合されるとともに、アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂを介しても接合されている。この実施の形態３に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０３は、アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは施工されておらず、胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とは、それぞれねじ部１４，１５を介して接続されるとともに溶接部４ａ，４ｂを介して接合されている。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す密閉型圧縮機と同様である。
【００２７】
図７および図８に示すように、この発明の実施の形態３に示す密閉型圧縮機の密閉容器１０３では、上部鏡板２の胴部１に面する外周面に雄ねじが加工された雄ねじ部１４ｂを配置し、胴部１の上部鏡板２に面する内周面に雌ねじが加工された雌ねじ部１４ａを配置している。これら上部鏡板２の雄ねじ部１４ｂと胴部１の雌ねじ部１４ａとを接続したねじ部１４を介して、胴部１と上部鏡板２とを接続し、さらに胴部１の上部と上部鏡板２の外周面が接合するように溶接を施し、胴部１と上部鏡板２とが溶接部４ａを介して接合されている。
【００２８】
同様に、下部鏡板３の胴部１に面する外周面にも雄ねじが加工された雄ねじ部を配置し、胴部１の下部鏡板３に面する内周面に雌ねじが加工された雌ねじ部を配置している。これら下部鏡板３の雄ねじ部と胴部１の雌ねじ部を接続したねじ部１５を介して、胴部１と下部鏡板３とを接続し、さらに胴部１の下部と下部鏡板３の外周面が接合するように溶接を施し、胴部１と下部鏡板３とが溶接部４ｂを介して接合されている。
【００２９】
この発明の実施の形態３に示す密閉型圧縮機の密閉容器１０３においては、ねじ加工を施したねじ部１４，１５を介して胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とをそれぞれ接続させているので、ねじ部１４，１５にせん断荷重Ｆを分担させることができ、溶接部４ａ，４ｂに作用するせん断荷重Ｆを軽減させることができる。そのため、密閉型圧縮機の密閉容器１０３の耐圧強度を向上させることができ、二酸化炭素などの従来の冷媒と比べて臨界圧力の高い冷媒を用いる場合であっても、密閉型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
ねじ部１４，１５のリード角θは、ＪＩＳで定められている角度にしたがって加工すると、上部鏡板２を胴部１に接続する場合に上部鏡板２が数周回回転することになり、上部鏡板２に接続されているリード線７ｂがねじれ、断線するおそれがある。そのため、ねじ部１４，１５のリード角θは、通常の呼びで定められている角度よりも大きくする必要がある。
【００３１】
一方、リード角θが大きすぎると、ねじ部１４，１５が分担するせん断荷重ＦＳが小さくなり、溶接部４ａ，４ｂが負担するせん断荷重が大きくなる。
【００３２】
図９は、リード角に対するねじ部が分担するせん断荷重ＦＳを示す図である。図９（ｂ）に示すリード角θｂは、図９（ａ）に示すリード角θａよりも大きい。
【００３３】
リード角θが大きい方がねじ部１４，１５の負担するせん断荷重ＦＳは小さくなり、ねじ部１４，１５による溶接部４ａ，４ｂのせん断荷重軽減効果が小さくなる。そこで、せん断荷重Ｆの８５％以上をねじ部１４，１５で負担するために、リード角θを３０度以下とすることが望ましい。
【００３４】
また、リード線７ｂのねじれを大きくしないようにするために、上部鏡板２の回転角を半周以下とする場合には、リード角θは、上部鏡板２と胴部１との重なっている部分の高さＨおよび胴部１の内側の直径Ｄから（１）式のように表される。
2007255359.tif 000004
なお、言うまでもなく上部鏡板２と胴部１との重なっている部分の高さＨおよび胴部１の内側の直径Ｄは、（２）式の条件を満たす必要がある。
2007255359.tif 000005
【００３５】
なお、この発明の実施の形態３においては、胴部１および上部鏡板２と胴部１および下部鏡板３との両方をねじ部１４，１５を介して接続するとしたが、胴部１および上部鏡板２と胴部１および下部鏡板３とのどちらか一方をねじ部１４，１５を介して接続してもよい。
【００３６】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【００３７】
実施の形態３に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０３はアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは施工されておらず、胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とは、それぞれねじ部１４，１５を介して接続されるとともに溶接部４ａ，４ｂを介して接合されている。この発明の実施の形態４に示す密閉型圧縮機では、密閉容器１０４の胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とは、それぞれねじ部１４，１５を介して接続され、溶接部４ａ，４ｂを介して接合されるとともに、アークスポット溶接を施したアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂを介しても接続されている。その他の構成および機能は、実施の形態３に示す密閉型圧縮機と同様である。
【００３８】
この発明の実施の形態４に示す密閉型圧縮機の密閉容器１０４においては、実施の形態１に示す密閉容器１０１と同様に密閉容器１０４のアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向に均等に配置されている。
【００３９】
この発明の実施の形態４に示す密閉容器１０４においては、ねじ加工を施したねじ部１４，１５を介して胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とをそれぞれ接続させているので、ねじ部１４，１５にせん断荷重Ｆを分担させることができ、溶接部４ａ，４ｂに作用するせん断荷重Ｆを軽減させることができる。また、胴部１と上部鏡板２および下部鏡板３とはそれぞれアークスポット溶接を用いて接合されているので、アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂにせん断荷重Ｆと引き裂き荷重Ｔとを分担させ、溶接部４ａ，４ｂに作用するせん断荷重Ｆと引き裂き荷重Ｔとを軽減させることができる。そのため、密閉型圧縮機の密閉容器１０１の耐圧強度を向上させることができ、二酸化炭素などの従来の冷媒と比べて臨界圧力の高い冷媒を用いる場合であっても、密閉型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
なお、この発明の実施の形態４においては、密閉容器１０４のアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向に均等に配置されているとしたが、実施の形態２に示す密閉容器１０２と同様に、密閉容器１０４のアークスポット溶接部１１ａ，１１ｂは、胴部１の円周方向の半周部分のみに配置してもよい。アークスポット溶接部１１ａ，１１ｂを胴部１の円周方向の半周部分のみに配置すると、疲労亀裂が生じた場合の漏れ量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による密閉型圧縮機のアークスポット溶接を施す前のアークスポット溶接部を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による密閉型圧縮機のアークスポット溶接個数に対する密閉容器の耐圧強度比を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【図６】密閉型圧縮機に生じる疲労亀裂を表す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による密閉型圧縮機の密閉容器のねじ部を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３による密閉型圧縮機のリード角に対するねじ部が分担するせん断荷重ＦＳを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  胴部、２  上部鏡板、３  下部鏡板、４ａ，４ｂ  溶接接合部、５  電動機構、６  圧縮機構、７ａ  電源ターミナル、７ｂ  リード線、８  気密端子、９  吸入管、１０  吐出管、  １１ａ，１１ｂ  アークスポット溶接部、  １２ａ，１２ｂ  疲労亀裂、１３ａ，１３ｂ  開口範囲、１４  ねじ部、１４ａ  雌ねじ部、１４ｂ  雄ねじ部、１５  ねじ部、２０  孔、１０１，１０２，１０３，１０４  密閉容器。
【図１】
2007255359.tif 000007
【図２】
2007255359.tif 000008
【図３】
2007255359.tif 000009
【図４】
2007255359.tif 000010
【図５】
2007255359.tif 000011
【図６】
2007255359.tif 000012
【図７】
2007255359.tif 000013
【図８】
2007255359.tif 000014
【図９】
2007255359.tif 000015
【図１０】
2007255359.tif 000016