JP2011214572A - 圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
圧縮機の密閉容器において、溶接部分近傍での加熱を抑えるため本体部と蓋部の両方の接合面に接触面積が小である突部を設け抵抗溶接を行う場合、溶接部分の位置決め精度が高くなければならず、また、溶接中でもズレを防止するための複雑な装置が必要となる。位置決めが精確でない場合、密閉容器の密封性がそこなわれる問題が生じる。
【解決手段】
密閉容器は蓋部の接合面または本体部の接合面のどちらか一方が突部を有し、他方が平面で構成され、両者を抵抗溶接により接合する。
【選択図】 図３

Description

本開示は圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特に製造時の加熱による影響を低減し信頼性の高い圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

一般に密閉型の圧縮機は端面が開口した筒形状の本体部とその開口した端面を閉塞する蓋部からなる密閉容器を有しており、この密閉容器の内部に圧縮機構部と電動機構部を備えている。製造時においては、密閉容器の本体部の端面（接合面）と蓋部の端部（接合面）はアーク溶接により接合される。

しかし、アーク溶接は熱源（アーク）から発生する輻射熱により接合部分を含む付近の母材が高温（例えばミグ溶接のアーク周辺部で8000K）になり、これに伴う熱変形などの加熱による影響が問題視されている。

特に小型の圧縮機の場合、溶接加熱部と機械要素が近接して配置されるため、密閉容器内部の電動機や圧縮機構部の機械要素の隙間寸法など熱変形に多大な影響を受けて、必要な隙間が確保できない問題がある。

この問題に対して、特許文献１のように密閉容器の本体部と蓋部の両方の接合面に接触面積が小である突部を設け、本体部と蓋部を溶接電極で締付け固定し、本体部と蓋部の接合面を接合方向に押圧しながら通電し抵抗溶接（プロジェクション溶接）する圧縮機が提案されている。これにより溶接加熱部近傍への加熱を抑え、熱変形などの加熱影響を抑えることが知られている。

また、特許文献２においては本体部と蓋部の突部を設けた接合面の開口部を拡径し、拡径された部分に溶接電極を押圧し抵抗溶接を行うようにしている。

特開平６−１３７２７３公報 特開２０００−３３７２５９公報

しかし、上述の特許文献１及び特許文献２に記載のものは本体部と蓋部の両方の接合面に接触面積が小である突部を設けプロジェクション溶接を行うため、溶接部分の位置決め精度が高くなければならず、また、溶接中でもズレを防止するための複雑な装置が必要となる。このときの位置決めが精確でない場合、ナゲットの形成に偏りが生じ、さらには、密閉容器の密封性がそこなわれる問題が生じる。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、溶接部分近傍での加熱を抑えつつ、加工時の位置決めを簡易的に行った場合でも良好な溶接が行え、密封性の高い圧縮機及びこの圧縮機を備える冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため本発明に係る圧縮機は、一端または両端が開口した端面を有する円筒状の本体部と、該本体部の開口した端面を閉塞する端部を有する蓋部とを備える密閉容器と、該密閉容器内部に電動機部と、圧縮機構部を有する圧縮機において、
前記密閉容器は蓋部の端部または本体部の端面のどちらか一方が突部を有し、他方が平面で構成され、上記両者を抵抗溶接により接合する。

または、一端または両端が開口した端面を有する円筒状の本体部と、該本体部の一端または両端を閉塞する端部を有する蓋部とを備える密閉容器と、該密閉容器内部に電動機部と、圧縮機構部を有する圧縮機において、
前記密閉容器は蓋部の端部及び本体部の端面が平面で構成され、蓋部の端部及び本体部の端面間に、突起部材を挟んだ状態で、本体部と蓋部を抵抗溶接により接合する。

さらに、本発明の冷凍サイクル装置は上記圧縮機を備える。

本発明によれば、溶接部分近傍での加熱を抑えつつ、加工時の位置決めを簡易的に行った場合でも良好な溶接が行え、密封性の高い圧縮機及びこの圧縮機を備える冷凍サイクル装置を提供する。

本発明の第１の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る圧縮機の密閉容器と上蓋部の接合の概略図。 本発明の第１の実施の形態に係る圧縮機の密閉容器と上蓋部の接合の概略図。 本発明の第２の実施の形態に係る圧縮機の密閉容器と上蓋部の接合の概略図。 本発明のその他の実施の形態に係る圧縮機の密閉容器と上蓋部の接合の概略図。 本発明の第３の実施の形態に係る圧縮機の密閉容器と上蓋部の接合の概略図。 本発明の第４の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図。 本発明の第４の実施形態の密閉容器の接合前の縦断面図。 本発明の第５の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略図。

（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１に本発明に係る圧縮機１の縦断面図を示す。圧縮機１は密閉容器２内部に電動機部３と圧縮機構部４を備えており、電動機部３と圧縮機構部４とは回転動力を伝達するための回転軸５で連結されている。

密閉容器２は電動機部３側の開口した端面である上開口端部６ａと圧縮機構部４側の開口した端面である下開口端部６ｂを有する円筒形状の本体部６と、上開口端部６ａを閉塞する上蓋部７と、下開口端部６ｂを閉塞する下蓋部８とからなる。

ここで、上蓋部７は上開口端部６ａと同一内径である開口端部７ａを有し、下蓋部８は下開口端部６ｂと同一内径である開口端部８ａを有する。なお、上蓋部７は圧縮機１に電力を供給するための密封端子２１を有し、下蓋部８は圧縮機１が搭載される冷凍サイクル装置の筐体に固定するための脚部３５を有する。脚部３５には外部支持材３６が取り付けられ冷凍サイクル装置の筐体の底面４４に固定される。

図２に示すように、接合前の母材状態において本体部６の下開口端部６ｂの端面は環状の突部２６を有し、下蓋部８の開口端部８ａは平面部２５を有している。

この密閉容器２の本体部６と下蓋部８を接合する際には、開口端部８ａの平面部２５と下開口端部６ｂの突部２６を突合せ、下蓋部８の開口端部８ａの下部は下部溶接電極３２により挟まれ予め決められた力で把持され、本体部６は下開口端部６ｂの上方を上部溶接電極３１により挟まれ予め決められた力で把持される。
下部溶接電極３２と上部溶接電極３１は開口端部６ｂと開口端部８ａを押し付ける方向に加圧する。

この状態で、コンデンサ式抵抗溶接方法を用いて、コンデンサに蓄えた電荷を上部溶接電極３１と下部溶接電極３２に加え、短時間で放電する。これにより、大きなパルス状電流が上部溶接電極３１から本体部６の下開口端部６ｂの突部２６と、下蓋部８の開口端部８ａの平面部２５を通して下部溶接電極３２に流れ、このとき微小な接触面積で接している突部２６と平面部２５において良好なプロジェクション溶接が行われる。

また図１に示すように、電動機部３は本体部６の内部壁面に固着された固定子１５と回転軸５に固着された回転子１６からなる。

圧縮機構部４はシリンダ１７を備えており、このシリンダ１７を貫通するように回転軸５が配置され、シリンダ１７の上下端面には回転軸５を回転可能に支持する主軸受１８と副軸受１９が重ねられ、さらに主軸受には図示しない通気孔を備えた吐出マフラ２０が重ねられ、ボルト２２によって主軸受１８と副軸受１９と吐出マフラ２０はシリンダ１７に固定され圧縮機構部４が組立てられる。回転軸５はシリンダ１７内部に偏心部５ａを有し、この偏心部５ａにはローラ１４が嵌合わされている。

組立てられた圧縮機構部４はシリンダ１７の外周部を、密閉容器２の本体部６内壁面に固着する。

図３に溶接接合前の密閉容器２の本体部６の上開口端部６ａと蓋部７の開口端部７ａの縦断面図を示す。

図３に示すように、上開口端部６ａの内径は本体部６の中間付近の内径に対して拡径しており、上蓋部７の開口端部７ａも拡径している。この拡径した上開口端部６ａと開口端部７ａは、後述する上蓋部７と本体部６とを抵抗溶接する際の溶接電極の支持部となる。

接合前の状態において本体部６の上開口端部６ａの端面は平面部２３を有し蓋部７の開口端部７ａは環状の突部２４を有している。

この密閉容器２の本体部６と蓋部７を接合する際には、平面部２３と突部２４を突合せ、蓋部７の開口端部７ａの上面に上部溶接電極３１が設置され、本体部６の上開口端部６ａの下面に下部溶接電極３２が設置される。
上部溶接電極３１と下部溶接電極３２は上開口端部６ａと開口端部７ａを押し付ける方向に加圧し、これにより、平面部２３と突部２４は押圧される。

この状態で、コンデンサ式抵抗溶接方法を用いて、コンデンサに蓄えた電荷を上部溶接電極３１と下部溶接電極３２に加え、短時間で放電する。これにより、大きなパルス状電流が上部溶接電極３１から蓋部７の開口端部７ａの突部２４と本体部６の上開口端部６ａの平面部２３を通して下部溶接電極３２に流れ、このとき微小な接触面積で接している突部２４と平面部２３において良好なプロジェクション溶接が行われる。

（第２の実施の形態）
上述した第１の実施の形態では上開口端部６ａと開口端部７ａを拡径した状態で、上部溶接電極３１及び下部溶接電極３２を押圧したが、図４に示すように上開口端部６ａ、開口端部７ａを拡径せずに、上蓋部７の開口端部７ａにフランジ部４０を設け本体部６の上開口端部６ａにフランジ部４１を設ける。さらに、フランジ部４０の本体部６との接合面に突部２４を設け、フランジ部４１の上蓋部７との接合面に平面部２３を設ける。

フランジ部４０の突部２４とフランジ部４１の平面部２３を対向して重ね合わせ、フランジ部４０を上方から重ね合わせ方向に押し付けるようにして上部溶接電極３１をフランジ部４０の上面に押圧し、フランジ部４１を下方から重ね合せ方向に押し付けるように下部溶接電極３２をフランジ部４１の下面に押圧する。
これにより、上部溶接電極３１と下部溶接電極３２によりフランジ部４０の突部２４とフランジ部４１の平面部２３は押圧される。

この状態で第１の実施の形態同様にコンデンサ式抵抗溶接方法を用いて、コンデンサに蓄えた電荷を上部溶接電極３１と下部溶接電極３２に加え、短時間で放電する。これにより、大きなパルス状電流が上部溶接電極３１から蓋部７の開口端部７ａの突部２４と本体部６の上開口端部６ａの平面部２３を通して下部溶接電極３２に流れ、このとき微小な接触面積で接している突部２４と平面部２３において良好なプロジェクション溶接が行われる。

上述した接合の形態を用いることで、上蓋部と本体部の簡易的な調芯により、突部２４の先端が平面部２３の範囲内に収まる程度の軸ズレを伴う場合であっても、良好な接合を行うことができる。これにより加熱による機械部品への影響がほとんどなく、接合強度にばらつきの少ない圧縮機を容易に製造することができる。

ここで、第１及び第２の実施の形態において、本体部６の下開口端部６ｂを拡径、またはフランジ形状とし、上述の上蓋部７と本体部６の接合と同様に平面部と突部を設け抵抗溶接を行っても良い。

また、本体部６の上開口端部６ａと上蓋部７の開口端部８ａを拡径またはフランジ形状とせず、下蓋部８の開口端部８ａと本体部６の下開口端部６ｂとの接合と同様に溶接電極により挟まれ予め決められた力で把持されることで抵抗溶接を行い接合しても良い。

また、上述の突部は環状で形成されたものであるが、本体部と上蓋部及び下蓋部を接合した後に密閉容器２の密封性と接合強度が保持される範囲において突部を分布的に形成しても良い。

さらに、上述した平面部２３と突部２４は平面部２３と突部２４が一対となって抵抗溶接する場合には、本体部と上蓋部及び下蓋部のどちらに設けても良く、図５に示すように本体部６と上蓋部７及び下蓋部８の両方に突部２４を設けても良い。

（第３の実施の形態）
上述の第１及び第２の実施の形態では本体部６と上蓋部７及び下蓋部８との接合面のどちらか一方を平面部２３とし、他方に突部２４を設けて抵抗溶接を行うようにしたが、本実施の形態では図６に示すように、本体部６と上蓋部７及び下蓋部８の接合面をどちらも平面部２３とし、接合面の間に突部２４の代替として環状の突部材２７を介在させ抵抗溶接を行う。

例えば、図６に示すように開口端部７ａにフランジ部４０を有する上蓋部７と上開口端部６ａにフランジ部４１を有する本体部６において、フランジ部４０とフランジ部４１の接合面は平面部２３により形成されている。接合する際、このフランジ部４０とフランジ部４１を対向させ、その間に突部材２７を介在させ重ね合わせる。フランジ部４０の上方から上部溶接電極３１を押圧し、フランジ部４１の下方から下部溶接電極３２を押圧する。

この状態で第１の実施の形態同様にコンデンサ式抵抗溶接方法を用いて、コンデンサに蓄えた電荷を上部溶接電極３１と下部溶接電極３２に加え、短時間で放電する。これにより、大きなパルス状電流が上部溶接電極３１から蓋部７の開口端部７ａの平面部２３と環状の突部材２７と本体部６の上開口端部６ａの平面部２３を通して下部溶接電極３２に流れ、このとき微小な接触面積で接している突部材２７と上記両平面部２３間において良好なプロジェクション溶接が行われる。

（第４の実施形態）
図７に第４の実施形態における圧縮機1ｂの縦断面図を示す。
圧縮機１ｂは第１の実施形態の圧縮機１と同様に密閉容器９内に、固定子１５と回転子１６を有する電動機部３と、圧縮機構部４が設けられており、電動機部３と圧縮機構部４とは回転軸５によって連結されている。密閉容器９は一端が開口し他端が閉塞した円筒状の本体部１０と、開口した一端を閉塞する蓋部１１を有している。
密閉容器９の本体部１０の内部壁面の一端側には電動機部３の固定子１５が焼き嵌めによって固定されており、他端側には圧縮機構部４のシリンダ１７がアークスポット溶接によって固着されている。
ここで、蓋部１１には３本の端子ピン２１ａを有する端子部である密封端子２１が設けられている。この密封端子２１は、高い耐圧性を有するガラス密封端子であることが好ましい。

電動機部３の固定子１５の上部には端子板３０が固定されている。端子板３０には、３本の端子ピン２１ａを挿入可能で、固定子１５に巻層された巻線と通電可能に接続された挿入口３０ａが設けられている。
蓋部１１が本体部１０へ嵌め合わされ、蓋部１１と本体部１０がプロジェクション溶接によって溶接されると、蓋部１１の端子部２１に設けられた３本の端子ピン２１ａがそれぞれの挿入口３０ａに挿入され、端子ピン２１ａと固定子１５の巻線が、端子板３０の端子穴３０ａを介して通電可能に接続される。

図８に密閉容器９の本体部１０と蓋部１１の溶接前の母材状態の様子を示す。密閉容器９の本体部１０の開口端部１０ａにはフランジ部４１が設けられており、蓋部１１の開口部１１ａに対向するように平面部４１ａを有している。
密閉容器９の蓋部１１には、本体部１０の開口端部１０ａと略同一直径の円周状の開口部１１ａを有している。ここで、開口部１１ａの縁には、母材状態において、開口部１１ａの全周に亘り突部２４が設けられている。
本体部１０と蓋部１１を溶接により接合する際には、蓋部１１の開口部１１ａの上部は上部溶接電極３１により決められた力で把持され、本体部１０のフランジ部４１の下方を下部溶接電極３２により決められた力で把持される。そして、フランジ部４１の平面部４１ａと開口部１１ａの突部２４を突合せるように、下部溶接電極３２と上部溶接電極３１はフランジ部４１と開口部１１ａを押し付ける方向に加圧される。
そして、フランジ部４１の平面部４１ａと開口部１１ａの突部２４とが突合された状態で、コンデンサ式抵抗溶接方法を用いて溶接される。即ち、コンデンサに蓄えられた電荷を上部溶接電極３１と下部溶接電極３２に短時間加えることで、フランジ部４１と開口部１１ａの突部２４の間で大きなパルス状電流が放電される。このとき、微小な接触面積で接している突部２４と平面部において良好なプロジェクション溶接が行われる。

さらに、この蓋部１１と本体部１０とが突合せ抵抗溶接により接合されると同時に、端子板３０の端子穴３０ａに挿入された端子ピン２１ａが、端子板３１を介して、固定子３ｂに巻相された巻線と通電可能に接続される。

フランジ部４１の平面に、突部２４を対向させて抵抗溶接し、密閉容器の本体部と蓋部を接合することで、精確な位置合せを必要とせず簡易的な調心のみで突合せ抵抗溶接を行うことができる。さらに、入熱範囲が狭く密閉容器内部熱変形の影響の少ない密閉容器９とすることができる。
これにより、製造が容易で信頼性の高い圧縮機１ｂを提供することができる。

また、電動機部の固定子に巻相された巻線を、リード線を介して密封端子に接続する従来の圧縮機とは異なり、電動機部３と端子部である密封端子２１との結線作業を行うことなく、密閉容器９の本体部１０と蓋部１１を突合せ抵抗溶接すると同時に、密封端子２１の端子ピン２１ａが端子板３０の端子穴３０ａに挿入され、電動機部３と端子部である密封端子２１とが電気的に接続される。これにより、製造時の組付け作業と製造コストの削減が可能となり、安価な圧縮機を提供することができる。また、抵抗溶接を行う際にリード線が溶接部に接触し破損することがなく、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

（第５の実施の形態）
図９に第５の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図を示す。
第１乃至第４の実施の形態の圧縮機において、圧縮機１（１ｂ）を固定するための脚部３５は密閉容器２、９の下蓋部８又は、本体部１ ０に設けられているが、本実施の形態では図９のように、密閉容器２の本体部６、１０に接合される上蓋部７に脚部３５が一体形成されている。

そして、上蓋部７の開口端部７ｂと本体部６の上開口端部６ａ及び本体部６の下開口端部６ｂと下蓋部８の開口端部８ａは、上述した第１乃至第３の実施の形態における本体部６と上蓋部７及び下蓋部８と同様の抵抗溶接により接合される。

さらに、密閉容器２の筒状の本体部６の両端に開口した端面を有するものに限らず、本体部６と上蓋部７または下蓋部８を一体形成し一端のみに開口した端面を有するものでも良い。

そして、脚部３５には外部支持材３６が取付られ、圧縮機１は外部支持材３６を介して冷凍サイクル装置の筐体の上壁４５へ吊下げ固定される。

尚、圧縮機１と冷凍サイクル装置の筐体とは外部支持材３６による間隙により干渉することがない。

これにより圧縮機１が宙吊り状態となるため、圧縮機１の運転中に生ずる振動が冷凍サイクル装置の筐体に伝播しにくく、圧縮機１と冷凍サイクル装置の筐体とが干渉することで生ずる騒音を緩和することができる。

図１０は上述した第１乃至第３の実施の形態の圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の概念図である。

本発明の冷凍サイクル装置は、例えば空気調和機に用いられるものであり、図１０に示すように、圧縮機1と四方弁５０と室外熱交換器５１と膨張装置５２と室内熱交換器５３とを順次配管接続してなる。
圧縮機１から吐出される冷媒は、冷房時には、四方弁５０を介して実線矢印で示すように室外熱交換器５１に供給され、ここで外気と熱交換して凝縮される。

この凝縮された冷媒は、室外熱交換器５１から流出し、膨張装置５２を介して室内熱交換器５３に流され、ここで室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器５３から流出された冷媒は、四方弁５０を介して密閉型圧縮機１内に吸い込まれる。

また、暖房時には、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁５０を介して破線矢印で示すように、室内熱交換器５３に供給され、ここで室内空気と熱交換して凝縮され、室内空気を加熱する。この凝縮された冷媒は室内熱交換器５３から流出し、膨張装置５２を介して室外熱交換器５１に流され、ここで室外空気と熱交換して蒸発する。

この蒸発した冷媒は、室外熱交換器５１から流出し、四方弁５０を介して圧縮機１内に吸い込まれる。以後、順次同様に冷媒が流されて冷凍サイクルの運転が継続される。

この冷凍サイクル装置は作動流体としてＨＦＣ等のフロン系冷媒、ＣＯ２等の自然冷媒を用いるものである。

また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

1…圧縮機、2…密閉容器、3…電動機部、4…圧縮機構部、5…回転軸、5a…偏心部、6…本体部、6a…上開口端部、6b…下開口端部、7…上蓋部、7a…開口端部、8…下蓋部、8ａ…開口端部、14…ローラ、15…固定子、16…回転子、17…シリンダ、18…主軸受、19…副軸受、20…吐出マフラ、21…密封端子、21a…端子ピン、22…ボルト、23…平面部、24…突部、25…平面部、26…突部、27…突部材、30…端子板、30a…挿入口、31…上部溶接電極、32…下部溶接電極、35…脚部、40…フランジ部、41…フランジ部、44…筐体の底面、45…筐体の上壁、50…四方弁、51…室外熱交換器、52…膨張装置、53…室内熱交換器

Claims (5)

1. 一端または両端が開口した端面を有する筒状の本体部と、該本体部の開口した端面を閉塞する端部を有する蓋部とを備える密閉容器と、該密閉容器内部に電動機部と、圧縮機構部を有する圧縮機において、
   前記密閉容器は蓋部の端部または本体部の端面のどちらか一方が突部を有し、他方が平面で構成され、上記両者を抵抗溶接により接合したことを特徴とする圧縮機。
2. 一端または両端が開口した端面を有する筒状の本体部と、該本体部の一端または両端を閉塞する端部を有する蓋部とを備える密閉容器と、該密閉容器内部に電動機部と、圧縮機構部を有する圧縮機において、
   前記密閉容器は蓋部の端部及び本体部の端面が平面で構成され、蓋部の端部及び本体部の端面間に、突起部材を挟んだ状態で、本体部と蓋部を抵抗溶接により接合したことを特徴とする圧縮機。
3. 圧縮機を支持するための脚部と、前記蓋部とが一体形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記本体部の一端側の開口した端面を閉塞する前記蓋部は、複数本の端子ピンを有する端子部が備えられており、
   前記本体部の一端側の内壁面には、巻線を有する前記電動機部の固定子が固定されており、前記電動機部の一端側の端部には、前記複数本の端子ピンのそれぞれを挿入可能とする挿入口を備えた端子板が設けられており、
   前記本体部と前記蓋部とを接合すると、前記複数本の端子ピンが前記端子板の挿入口に挿入されて、前記端子板を介して前記電動機部の固定子の巻線と前記端子ピンとが通電可能となる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機。
5. 前記請求項１乃至４のいずれかに記載の圧縮機を用いることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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