CN102844567A - 流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能降低制造成本、提高焊接强度且能提高可靠性的流体机械。对使第一壳(78)及第二壳(80)的各开口端部(78a、80a)对接而形成的开槽部82进行全周焊接而形成焊接部(84)，焊接部与在各开口端部相互抵接的密封部(96、98)隔着规定的空间(100)而分离。

Description

流体机械

技术领域

本发明涉及一种流体机械，详细而言，涉及一种优选用于对二氧化碳制冷剂进行压缩的密闭型往复运动压缩机的流体机械。 

背景技术

在这种流体机械中，已知有一种在密闭容器内收容有电动机和利用从电动机传递来的驱动力对制冷剂进行压缩的压缩机构的密闭型压缩机。 

专利文献1中记载的密闭容器由筒状的中心壳和分别焊接于中心壳的两开口端部的杯状的顶壳、底壳这三个构件构成，通过对焊接部的熔融金属施加焊接进行方向上的作用力并焊接而将各壳彼此接合在一起。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本专利特开2005－349404号公报 

发明内容

发明所要解决的技术问题 

在上述现有技术的情况下，由于密闭容器由三个构件构成，因此，焊接部位至少为两处以上而需要密闭容器的组装工数，所以存在密闭容器及压缩机的制造成本增大这样的问题。 

因此，考虑到若仅由顶壳、底壳这两个构件构成密闭容器，则焊接部位较少、密闭容器的组装工数也减少，从而能降低密闭容器的制造成本。 

然而，上述现有技术的焊接方法是以将杯状的顶壳、底壳焊接到筒状的中心壳上的情况为前提的方法，若由杯状的两体壳结构构成密闭容器，则因没有中心壳而不能有效地使焊接热散热，且难以允许因焊接热而产生的各壳的热变 形，在焊接后，在各壳的熔融部会产生裂缝(裂纹)，由于该裂缝而不能充分地确保焊接部的焊缝厚度，或产生焊接部的未焊接部位，在该部位会产生力或力矩的应力集中，从而可能会使密闭容器疲劳破坏。 

本发明鉴于上述技术问题而作，其目的在于提供一种能降低制造成本、提高焊接强度且提高可靠性的流体机械。 

解决技术问题所采用的技术方案 

为了实现上述目的，本发明的流体机械在密闭容器内收容有驱动单元和传递驱动单元的驱动力的被驱动单元，其特征是，密闭容器由覆盖驱动单元侧的第一壳和与第一壳接合并覆盖被驱动单元侧的第二壳构成，对使第一壳及第二壳的各开口端部对接而形成的开槽部进行全周焊接而形成焊接部，焊接部与在各开口端部相互抵接的密封部隔着规定的空间而分离(技术方案一)。 

具体而言，空间由形成开槽部的底缘部、朝各开口端部的内侧凹陷的凹部以及密封部形成(技术方案二)。 

另外，各密封部以相对于各开口端部的对接方向倾斜的斜面相互抵接(技术方案三)。 

此外，各密封部以多个不同的面相互抵接(技术方案四)。 

另外，各凹部与焊接部的边界处即底部形成为使各凹部的壁面和焊接部的内端部所成的角度呈锐角(技术方案五)。 

除此之外，空间形成为剖视观察时呈大致心形(技术方案六)。 

另外，在密闭容器内作用有被吸入被驱动单元并从被驱动单元排出的工作流体的压力，工作流体是二氧化碳制冷剂(技术方案七)。 

发明的效果 

根据技术方案一及技术方案二记载的本发明的流体机械，通过对开槽部进行全周焊接来形成焊接部，能用在一次焊接作业中形成的一处对接焊接接头将两个壳接合，从而构成密闭容器，因此，能以一次工数进行密闭容器的组装，从而能降低密闭容器及压缩机的制造成本。 

另外，通过形成空间来缓和朝焊接部的应力集中，因此，能抑制裂缝(裂纹)的产生，此外，还能防止焊接时飞散的溅射、火花进入密闭容器内，另外， 也能防止焊接部到达密闭容器内，并能确保焊接部的焊缝厚度以提高焊接强度，因此，能提高流体机械的可靠性。 

根据技术方案三记载的发明，由于各密封部以斜面相互抵接，因而能允许各壳彼此的对接方向及其直角方向即各壳的径向这两个方向上的组装误差，即便不严格地管理各壳的尺寸精度，也能容易地对各壳彼此进行定位来加以组装。 

另外，焊接时的溅射、火花易于朝各壳的径向中心飞散，但通过使各密封部以斜面相互抵接，能有效地防止焊接时的溅射、火花进入密闭容器内。 

根据技术方案四记载的发明，焊接时的溅射、火花易于朝各壳的径向中心飞散，但通过使各密封部以多个不同的面相互抵接，能实现逐级的密封，因此，能更可靠地防止焊接时的溅射、火花进入密闭容器内。 

根据技术方案五记载的发明，通过以使各凹部的壁面与内端部呈锐角的方式形成底部，能使焊接后的各凹部的壁面与焊接部以缓和的角度光滑地连续，因此，在焊接部和各壳即母材的边界处不易产生应力集中及因其引起的裂缝，从而能进一步提高焊接部的焊接强度。 

根据技术方案六记载的发明，通过使空间形成为剖视观察时呈大致心形，焊接后的各凹部的壁面与焊接部能以缓和的角度光滑地连续，并能尽可能使焊接部的内端部与各密封部远离，因此，能有效地防止焊接时的溅射、火花进入密封容器内，并能提高焊接部的焊接强度。 

根据技术方案七记载的发明，当将工作流体设为二氧化碳制冷剂时，从被驱动单元排出的工作流体的压力达到超临界状态而变为高压，作用于密闭容器内的压力也可能会变为高压，因此，通常，在安全上，不能避免密闭容器的厚重化，对各壳彼此的焊接部也要求较高的焊接强度。不过，根据上述结构，能提高焊接部的焊接强度，从而能提高流体机械的可靠性，这点是较为理想的。 

附图说明

图1是第一实施例的压缩机的纵剖图。 

图2是图1的压缩机构的主要部分放大图。 

图3是表示图1的压缩机的密闭容器的外形图。 

图4是将图3的密闭容器接合的焊接接头的放大图。 

图5是图4的焊接接头的变形例。 

图6是图4的焊接接头的另一变形例。 

图7是图4的焊接接头的另一变形例。 

具体实施方式

图1～图4示出了作为第一实施例的流体机械的压缩机1。 

压缩机1是密闭型的往复运动压缩机，详细而言，其被归类于称为往复式压缩机或活塞式压缩机的容积式压缩机，例如被用作组装于自动售货机中的未图示的制冷循环的构成设备。 

制冷循环包括供作为压缩机1的工作流体的制冷剂循环的通路，在制冷剂中，使用例如不可燃性的自然制冷剂即二氧化碳制冷剂。 

如图1所示，压缩机1包括密闭容器2，在密闭容器2内收容有电动机(驱动单元)4、传递电动机4的驱动力的压缩机构6(被驱动单元)6。 

电动机4由通过供电而产生磁场的定子8、利用定子8所产生的磁场而旋转的转子10构成，转子10配置于定子8的内侧且与定子8配置于同轴上，并通过热压嵌合而固定于后述曲柄轴14的主轴部24。从压缩机1外经由固定于密闭容器2的电气零件部12及未图示的导线对定子8供电。 

压缩机构6由曲柄轴14、缸体16、活塞18、连杆20等构成，曲柄轴14由偏心轴部22和主轴部24构成。 

如图2所示，在缸体16中一体地形成有缸膛26，且利用螺栓从缸体16侧依次按压固定汽缸垫片28、后述吸入阀50、阀板30、汽缸盖垫片32和汽缸盖34，以封闭缸膛26的开口。 

如图1所示，在缸体16上隔着框架36用螺栓固定着定子8，框架36固定于密闭容器2。 

详细而言，电动机4及压缩机构6被框架36下部的底座部38支承，框架36利用底座部38固定于密闭容器2。另一方面，在框架36上部的圆筒部40 中，在圆筒部40的内周面40a上配置有主轴部24的轴承42，在圆筒部40的上端面40b上配置有承受转子10的推力负载的推力轴承挡圈(轴承)或推力垫圈等轴承44。 

如图2所示，阀板30包括制冷剂的吸入孔46和排出孔48，吸入孔46、排出孔48均分别被簧片阀即吸入阀50、排出阀52打开关闭。 

汽缸盖34包括制冷剂的吸入室54、排出室56，在活塞18的压缩行程中，排出阀52打开，排出室56经由排出孔48与缸膛26连通。另一方面，在活塞18的吸入行程中，吸入阀50打开，吸入室54经由吸入孔46而与缸膛26连通。 

在密闭容器2上固定有吸入管58和排出管60，吸入管58及排出管60的一端分别与汽缸盖34的吸入室54和排出室56连接。吸入管58及排出管60的另一端通过未图示的吸入消音器、排出消音器与制冷循环连接，上述消音器降低了在压缩机1与制冷循环之间流动的制冷剂的波动及噪声。 

在连杆20的一端设有将曲柄轴14的偏心轴部22连结成能自由旋转的大端部62，在连杆20的另一端设有将活塞18连结成能自由往复移动的小端部64。小端部64通过活塞销66而与活塞18连结，活塞销66设置了固定销68来防止从活塞18脱落。 

在该状态下，当曲柄轴14旋转时，连杆20以活塞销66为支点与偏心轴部22的偏心旋转联动地摆动运动，活塞18与连杆20的摆动运动联动地在缸膛26内往复运动。 

在密闭容器2内主要作用有来自制冷剂的排出压力，在密闭容器2的内底部2a贮存有少量对轴承42、44即电动机4及压缩机构6的各滑动部进行润滑的润滑油。

在曲柄轴14内，从偏心轴部22的下端面22a的大致轴心位置至主轴部24的中途穿设有油路(润滑机构)70。油路70的上部从主轴部24的外周面24a开口，油路70的下部与油管(润滑机构)72连接。油管72在其前端侧具有从偏心轴部22的大致轴心朝靠近主轴部24的轴心的方向倾斜的倾斜部74，油管72的倾斜部74的前端延伸至在密闭容器2内的内底部2a形成的截面呈凹状的油积存部76。 

油积存部76具有当贮存例如200cc左右的少量润滑油时油面高度达到油管74的前端位置以上的大小及深度。当偏心轴部22和油管72随曲柄轴14的旋转而偏心旋转时，对油管72内的倾斜部74的润滑油朝外侧斜上方作用有离心力，在该离心力的作用下将润滑油从油积存部76汲取到油路74。 

以下，对压缩机1的动作及作用进行说明。 

在压缩机1中，通过对定子8供电，使固定于主轴部24的转子10旋转，从而使曲柄轴14旋转，并通过连杆20使活塞18在缸膛26内往复运动。接着，通过该活塞18的往复运动，将制冷剂从制冷循环朝缸膛26吸入，该制冷剂在缸膛26内被压缩，然后被排出到制冷循环。 

具体而言，活塞18朝减少缸膛26的容积的方向动作，使缸膛26内的制冷剂被压缩，当缸膛26内的压力超过制冷剂的排出压力时，利用缸膛26内的压力与排出室56内的压力之差来打开排出阀52。然后，被压缩的制冷剂经由排出孔48而被引导至排出室56，并经由排出管60被排出至制冷循环。 

接下来，当活塞18的动作从上死点开始转向至增加缸膛26内的容积的方向时，缸膛26内的压力下降。当缸膛26内的压力下降时，根据缸膛26内的压力与排出室56内的压力之差来关闭排出阀52。 

当缸膛26内的压力达到制冷剂的吸入压力以下时，根据缸膛26内的压力与吸入室54内的压力之差而打开吸入阀50。此外，制冷循环的制冷剂经由吸入管58而被引导至吸入室54，并经由吸入孔46而被吸入缸膛26内。 

接下来，当活塞18的动作从下死点开始转向至减少缸膛26内的容积的方向时，缸膛26内的制冷剂被再次压缩。这样，反复进行将制冷剂从制冷循环朝缸膛26吸入、在缸膛26内压缩制冷剂、将制冷剂朝制冷循环排出这一系列的步骤。 

随着上述压缩机1的动作而从油积存部76汲取到油路70的润滑油从油路70流出，并朝偏心轴部22侧流下，对大端部62附近进行润滑，此外，还在离心力的作用下朝活塞18飞散，对活塞18的防护部18a附近进行润滑。 

另一方面，从油路70流出的一部分润滑油在离心力的作用下沿着形成于曲柄轴14的未图示的外周槽上升，并在曲柄轴14与框架36之间形成油膜以 对轴承42进行润滑，并朝曲柄轴14的上端侧移动。此外，润滑油在到达圆筒部40的上端面40b对轴承44进行润滑之后，在重力的作用下流下至油积存部76。与此相对，未完全流过轴承44的润滑油直接沿着转子10的内壁面10a上升至转子10的上端，在因由转子10的旋转产生的离心力而飞散并对定子8进行冷却之后，在重力的作用下流下至油积存部76。 

当对活塞18的防护部18a附近进行润滑时，被吸入缸膛26内的油雾与从缸膛26漏出的制冷剂气体一起进入活塞18与缸体16之间的间隙，从而进行活塞18的密封和润滑。此时，吸附于吸入室54的壁面54a的润滑油因重力而流下至油积存部76。如上所述流至油积存部76的润滑油被从油管72再次汲取，在如上所述对电动机4及压缩机构6的各滑动部进行润滑、密封的同时，在密闭容器2内循环。 

然后，在本实施例中，如图3所示，密闭容器2形成壳结构，由覆盖电动机4侧的顶壳(第一壳)78和覆盖压缩机构6侧的底壳(第二壳)80这两个壳构成。由于曲柄轴14和连杆20在密闭容器2内处于大致正交的位置关系，因此，电动机4的长边方向被收容在顶壳78的深度方向上，顶壳78与底壳80相比呈深底形状。另一方面，压缩机构6的长边方向被收容在底壳80的径向上，底壳80与顶壳78相比呈浅底形状。 

顶壳78通过冲压成形对SPCC、SPHE等软质钢进行拉深加工而形成为拱顶状的简单形状。顶壳78的厚度尽可能薄地形成，其最薄部位为6.8mm左右，较厚部位为7mm左右，并通过拉深的加工硬化来确保对作用于密闭容器2内的制冷剂高压的耐压强度。 

另一方面，底壳80通过锻造成形而将S20C、S25C等软质钢尽可能薄地形成为8.5mm左右的厚度，并与顶壳78相同地确保对高压制冷剂的耐压强度。 

各壳78、80通过使各自的开口端部78a、80a彼此对接来形成V字形状的开槽部82。通过一次活性气体保护电弧焊(CO₂电弧焊)形成在开槽部82的全周上连续的焊道状的焊接部84来进行接合。即，各壳78、80是利用由一次焊接作业形成的一处对接焊接接头86而接合的。 

如图4所示，在各开口端部78a、80a，从各壳78、80的侧部78b、80b 的外周面78c、80c侧依次连续地形成有形成开槽部82的底缘部88、90、在各壳78、80的侧部78b、80b的内侧凹陷的凹部92、94以及相互抵接的密封部96、98。 

各底缘部88、90、各凹部92、94以及各密封部96、98形成焊接部84的内端部84a所在的空间100。 

即，作为焊接部84的主要部分的内端部84a由各壳78、80即母材熔融后的熔融金属构成，在该熔融金属因空间100的存在而未到达各密封部96、98的状态下，确保了用于满足密闭容器2的耐压性能的焊接部84的焊缝厚度L，在焊接后，空间100被各底缘部88、90、各凹部92、94、各密封部96、98、焊接部84封闭。 

在本实施例中，各密封部96、98以相对于各开口端部78a、80a的对接方向倾斜的斜面96a、98a相互抵接。 

各斜面96a、98a在形成有空间100的状态下在比开槽部82更靠上侧的位置抵接，在底壳80侧，斜面98a形成为使密封部98呈凸状。上述能在各斜面96a、98a处抵接是由于底壳80的侧部80b的厚度比顶壳78的侧部78b的厚度稍大的缘故。 

另外，各凹部92、94与焊接部84的边界处即底部102、104形成为使各凹部92、94的壁面92a、94a与焊接部84的内端部84a呈锐角，空间100剖视观察呈大致心形。 

在上述第一实施例的压缩机1中，通过对开槽部82进行全周焊接来形成焊接部84，从而能用在一次焊接作业中形成的一处的对接焊接接头86将两个壳78、80接合，以构成密闭容器2，因此，能以一次工数进行密闭容器2的组装，从而能降低密闭容器2及压缩机1的制造成本。 

另外，能通过形成空间100来缓和焊接部84与壁面92a的接合部的应力集中，因此，抑制裂缝(裂纹)的产生，此外，还能防止焊接时飞散的溅射、火花进入密闭容器2内，另外，也能防止焊接部2突破侧部78b、80b而到达密闭容器2内，并能确保焊接部84的焊缝厚度L以提高焊接强度，因此，能提高压缩机1的可靠性。 

此外，通过使各密封部96、98以斜面96a、98a相互抵接，从而能允许各壳78、80彼此的对接方向及其直角方向即各壳78、80的径向这两个方向上的组装误差。因此，即便不严格地管理各壳78、80的尺寸精度，也能容易地对各壳78、80彼此进行定位来加以组装。 

除此之外，焊接时的溅射、火花易于朝各壳78、80的径向中心飞散，但通过使各密封部96、98以斜面96a、98a相互抵接，能有效地防止焊接时的溅射、火花进入密闭容器2内。 

另外，通过以使各凹部92、94的壁面92a、94a与焊接部84的内端部84a呈锐角的方式形成底部102、104，能使焊接后的各凹部92、94的壁面92a、94a与焊接部84以缓和的角度光滑地连续，因此，在焊接部84和各壳78、80即母材的边界处不易产生应力集中及因其引起的裂缝，从而能进一步提高焊接部84的焊接强度。 

此外，通过使空间100形成剖视观察呈大致心形，焊接后的各凹部92、94的壁面92a、94a与焊接部84能以缓和的角度光滑地连续，并能尽可能使焊接部84的内端部84a与各密封部96、98远离，因此，能有效地防止焊接时的溅射、火花进入密封容器2内，并能提高焊接部84的焊接强度。 

本发明不限于上述实施例，还可以进行各种变形。 

具体而言，在上述实施例中，各密封部96、98以斜面96a、98a相互抵接。能在这种斜面96a、98a处抵接是由于锻造成形的底壳80的侧部80b的厚度比冲压成形的顶壳78的侧部78b的厚度稍大的缘故。 

并不限于此，各壳78、80能通过各种方法进行成形，根据上述结果产生的各壳78、80的侧部78b、80b的厚度的差，例如图5所示，在各壳78、80的侧部78b、80b的厚度大致相同的情况下，也可在各密封部96、98上分别形成相对于各开口端部78a、80a的对接方向呈直角的端面96a1、98a1，并使它们彼此对接。 

另外，如图6所示，在底壳80的侧部80b的厚度比顶壳78的侧部78b的厚度大的情况下，也可在各密封部96、98上分别形成与各开口端部78a、80a的对接方向平行的侧面96a2、98a2，并使它们相互抵接，在形成有上述端面 96a1、98a1或侧面96a2、98a2的任一情况下，也能防止焊接时飞散的溅射、火花进入密闭容器2内。 

此外，并不限于上述实施例及变形例的密封部96、98的形状，如图7所示，也可将各密封部设为台阶形状，分别使多个不同的面相互抵接，具体而言，分别使斜面96a、98a和侧面96a2、98a2相互抵接，在该情况下，能实现逐级的密封，因此，能更可靠地防止焊接时的溅射、火花进入密闭容器内，这点是较为理想的。 

除此之外，即便未形成上述各凹部92、94的壁面92a、94a与焊接部84的内端部84a呈锐角的底部102、104，另外，即便空间100不呈心形，只要形成空间100即可，藉此，至少能缓和朝焊接部84的应力集中以抑制裂缝的产生，此外，还能防止焊接时飞散的溅射、火花进入密闭容器2内，另外，也能防止焊接部84突破侧部78b、80b而到达密闭容器2内。 

另外，在本实施例中，电动机4配置于密闭容器2的上部，压缩机构6配置于密闭容器2的下部，但也可将电动机4配置于密闭容器2的下部，并将压缩机构6配置于密闭容器2的上部，在该情况下，顶壳78覆盖压缩机构6侧，底壳80覆盖电动机4侧。 

另外，本实施例的压缩机1的工作流体为二氧化碳制冷剂，但并不限定于此。然而，在将工作流体设为二氧化碳制冷剂的情况下，从压缩机构6排出的工作流体的压力达到超临界状态而变为高压，作用于密闭容器2内的压力也可能会变为高压，因此，通常，在安全上，不能避免密闭容器2的厚重化，并对各壳78、80彼此的焊接部84也要求较高的焊接强度。然而，根据上述结构，能提高焊接部84的焊接强度，从而能提高压缩机1的可靠性，这点是较为理想的。 

此外，在本实施例中，对容积式的压缩机1进行了说明，但本发明能适用于涡旋式压缩机、膨胀器等所有密闭型流体机械，当然，能将这些流体机械用作组装至自动售货机以外的制冷循环的构成设备。 

符号说明 

1  压缩机(流体机械) 

2    密闭容器 

4    电动机(驱动单元) 

6    压缩机构(被驱动单元) 

78   顶壳(第一壳) 

78a  开口端部 

80   底壳(第二壳) 

80a  开口端部 

82   开槽部 

84   焊接部 

84a  内端部 

88   底缘部 

90   底缘部 

92   凹部 

92a  壁面 

94   凹部 

94a  壁面 

96   密封部 

96a  斜面 

96a1 端面 

96a2 侧面 

98   密封部 

98a  斜面 

98a1 端面 

98a2 侧面 

100  空间 

102  底部 

104  底部 。

Claims (7)

1.一种流体机械，在密闭容器内收容有驱动单元和传递所述驱动单元的驱动力的被驱动单元，其特征在于，

所述密闭容器由覆盖所述驱动单元侧的第一壳和与所述第一壳接合并覆盖所述被驱动单元侧的第二壳构成，

对使所述第一壳及所述第二壳的各开口端部对接而形成的开槽部进行全周焊接而形成焊接部，所述焊接部与在所述各开口端部相互抵接的密封部隔着规定的空间而分离。

2.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，

所述空间由形成所述开槽部的底缘部、朝所述各开口端部的内侧凹陷的凹部以及所述密封部形成。

3.如权利要求1或2所述的流体机械，其特征在于，

各所述密封部以相对于所述各开口端部的对接方向倾斜的斜面相互抵接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的流体机械，其特征在于，

各所述密封部以多个不同的面相互抵接。

5.如权利要求2至4中任一项所述的流体机械，其特征在于，

各所述凹部与所述焊接部的边界处即底部形成为使各所述凹部的壁面和所述焊接部的内端部所成的角呈锐角。

6.如权利要求5所述的流体机械，其特征在于，

所述空间形成为剖视观察时呈大致心形。

7.如权利要求1至6中任一项所述的流体机械，其特征在于，

在所述密闭容器内作用有被吸入所述被驱动单元并从所述被驱动单元排出的工作流体的压力，

所述工作流体是二氧化碳制冷剂。

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