JP5246127B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ガスを超臨界圧に圧縮する密閉型圧縮機とその製造方法に関し、特に、密閉型圧縮機のケーシングとターミナル端子との接合部分の改良に係るものである。

従来より、冷媒回路内で冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空調機等として広く利用されている。この冷凍装置では、一般に冷媒回路で冷媒が相変化しつつ循環し、圧縮行程、凝縮行程、膨張行程、及び蒸発行程の各行程を繰り返すことで冷凍サイクルが行われる。このうち、圧縮行程を行うのには密閉型圧縮機が用いられている。

上記密閉型圧縮機は、一般に、ケーシング内に圧縮機構とこの圧縮機構を駆動する電動機とを備え、密閉型に構成されている。そして、ケーシングには、電動機への給電用のターミナル端子が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来の密閉型圧縮機におけるケーシングとターミナル端子の接合構造について、この圧縮機の部分断面構造図である図７および図８を参照して説明する。図示するように、圧縮機１００のケーシング１１０は、筒状の胴部１１１に、上部鏡板１１２と、図示しない下部鏡板とが溶接により接合され、高耐圧の圧力容器として構成されている。ケーシング１１０内には、図示しない圧縮機構と、これを駆動する電動機１２０とが内蔵されている。

ケーシング１１０の上部鏡板１１２には、電動機１２０への給電用のターミナル端子１３０が固定されている。このターミナル端子１３０は、図８に示すように、ターミナル端子１３０の基材であり全体として皿形のターミナルボディ１３１と、三相交流の三線に対応する端子ピン１３２とを有し、ターミナルボディ１３１と各端子ピン１３２との間にはガラスシール１３３が設けられている。ターミナルボディ１３１は、板材をプレス加工により成形した板金部品であり、上部鏡板１１２に形成されている端子固定孔１１２ａに遊嵌する本体部１３１ａと、本体部１３１ａの外周側の一端部が折り曲げられた接合端部１３１ｂとを有し、接合端部１３１ｂは先端側がフレア状に広がっている。

上記ターミナルボディ１３１は、上部鏡板１１２に、抵抗溶接の一種であるプロジェクション溶接によって接合される。図９には、プロジェクション溶接の概略の様子を示している。上部鏡板１１２の端子固定孔１１２ａにはターミナルボディ１３１が下方から嵌合し、その下端には抵抗溶接機１４０の下電極１４１が突き当てられている。下電極１４１の先端面は、ターミナルボディ１３１の接合端部１３１ｂのフレア形状に合致しており、下電極１４１とターミナルボディ１３１との接触面積を十分に広くして、その間の接触抵抗が大きくならないようにしている。また、上部鏡板１１２の上面には上電極１４２の下端面が接触し、この部分でも接触抵抗が大きくならないように十分な接触面積が確保されている。

一方、上部鏡板１１２とターミナル端子１３０とは、端子固定孔１１２ａの下端縁と接合端部１３１ｂのフレア状部分とで線接触していて、その間の接触抵抗を高め、電極１４１，１４２間での通電時に十分な発熱が生じるようになっている。そして、両電極間１４１，１４２に通電した状態で上電極１４２を下電極１４１の方へ加圧することによってターミナル１３０と上部鏡板１１２との接触箇所が溶融し、両者の接合が行われる。

ところで、上記冷媒回路では、一般には冷媒が臨界圧力未満にしか圧縮されないのに対して、冷媒を超臨界圧、即ち臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮して冷凍サイクルを行うものも知られている（例えば、特許文献２参照）。冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）を採用する場合には、冷媒の物性等から冷凍サイクルの高圧圧力を臨界圧力よりも高く設定することが多い（この冷凍サイクルを超臨界圧サイクルという）。この超臨界圧サイクルにおいては、冷凍サイクルの高圧圧力が通常の冷凍サイクルに比べて非常に高くなる。

特開平１１−２３００４４号公報 特開２００４−９２５５６号公報

上記密閉型圧縮機としては、例えば、ケーシング内が吐出圧力となる高圧ドーム型圧縮機が知られている。この高圧ドーム型圧縮機で冷媒に二酸化炭素のように超臨界圧に圧縮されるガスを用いる場合、ケーシング内の圧力は、従来の一般的な冷媒用の圧縮機と比べて大幅に高くなる。そして、このようにケーシング内が超臨界圧になる圧縮機において、ターミナルボディが板金部品であるターミナル端子を採用すると、ターミナルボディが強度不足のために破損するおそれがある。

そこで、ターミナルボディを例えば鋼材のブロックから厚肉に形成し、その強度を高めることが考えられるが、この場合には、ケーシングにターミナルボディを溶接する時に次のような問題が生じてしまう。つまり、図１０に示すように、厚肉にしたターミナルボディをケーシングに溶接する際に、ターミナル孔とターミナルボディの位置を厳密に合わせないとケーシングとターミナルボディの剛性が高いためプロジェクション溶接時の上下電極の加圧力ではターミナル孔とターミナルボディの接触部を全周確保できずに隙間が発生してしまい溶接不良を発生してしまう課題を有していた。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素などのガスを超臨界圧に圧縮することによりドーム内が従来よりも高い圧力になる圧縮機において、ケーシングに抵抗溶接で接合されるターミナル端子の接合強度を高めるとともに、生産性の向上を図るものである。

本発明は、ターミナル孔のターミナルボディとの接触面に抵抗溶接時の上下電極の加圧力で変形可能な円周状の突起を設けたものである。

本発明の密閉型圧縮機は、ケーシングの端子固定孔のターミナルボディとの接触面に抵抗溶接時の上下電極の加圧力で変形可能な円周状の突起を設けてあるため端子固定孔とターミナルボディの位置を厳密に合わせることなく必要な接触面を構成することが出来るため安価に溶接することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機を示す断面構造図 図１の圧縮機におけるケーシングとターミナルとの接合構造を示す拡大断面図 ケーシングとターミナルとの溶接状態を示す断面図 本発明における端子固定孔とターナルボディの位置ずれが無い状態を示す図 本発明の端子固定孔とタイミナルボディの位置ずれがある状態を示す図 本発明の端子固定孔をプレス加工による打抜き状態を示す図 従来の密閉型圧縮機の部分断面構造図 図７の密閉型圧縮機におけるケーシングとターミナルとの接合構造を示す拡大断面図 従来の密閉型圧縮機のケーシングとターミナルとの溶接状態を示す説明図 超臨界圧に圧縮する従来の密閉型圧縮機のケーシングとターミナルとの溶接状態を示す説明図

第１の発明は、ケーシングの内部に圧縮機構とこの圧縮機構を駆動する電動機とが収納される一方、電動機に給電するターミナル端子の基材であるターミナルボディが前記ケーシングに抵抗溶接により接合され、かつ、ガスを超臨界圧に圧縮する圧縮機であって、前記ケーシングの端子固定孔には前記ターミナルボディと線接触する円周状の突起を形成されているため、抵抗溶接時に上下電極の加圧力でこの突起が変形し端子固定孔とターミナルボディ間に必要な接触部を確保できることで安価に抵抗溶接することができる。

第２の発明は、端子固定孔の円周状の突起高さが０．１〜１ｍｍであるため、抵抗溶接時の上下電極の加圧力で容易に突起が変形し、端子固定孔とターミナルボディ間に必要な接触部を確保できることで安価に抵抗溶接することができる。

第３の発明は、ターミナル固定孔の円周状の突起は、ケーシングをプレスで打ち抜き加工を行うことで発生する抜きダレによって形成されているため生産性が高く構成できる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施形態に係る密閉型圧縮機１の断面構造図である。本実施形態に係る密閉型圧縮機１は、いわゆるローリングピストン型の圧縮機である。この密閉型圧縮機１は、全密閉型のケーシング１０を備え、このケーシング１０の内部に、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構２０と、該圧縮機構２０を駆動する駆動機構としての電動機３０とが収納されている。

この密閉型圧縮機１は、空調機などの冷凍装置の冷媒回路において、冷凍サイクルの圧縮行程を行うものである。上記冷凍サイクルは、冷媒に二酸化炭素を用いた超臨界サイクルに設定されている。また、上記密閉型圧縮機１は、ケーシング１０内が冷媒の吐出圧になる高圧ドーム型の圧縮機により構成されている。

ケーシング１０は、円筒状の胴部１１と、この胴部１１の上端部に溶接された上部鏡板１２と、胴部１１の下端部に溶接された下部鏡板１３とから構成されている。胴部１１には、下方寄りの所定の位置に、この胴部１１を貫通する吸入管１４が設けられている。また、上部鏡板１２には、この上部鏡板１２を貫通する吐出管１５が設けられている。

一方、上部鏡板１２のほぼ中央部には、電動機３０に電流を供給するターミナル端子４０が設けられている。このターミナル端子４０は、図示しない外部電源と、上記電動機３０とに接続されている。ターミナル端子４０が取り付けられている上部鏡板１２の中央部分は、胴部１１とほぼ直交する平面状に形成されている。

上記密閉型圧縮機構２０は、シリンダ２１と、このシリンダ２１のシリンダ室２５に収納されたピストン２６とを備え、ケーシング１０内の下部側における上記吸入管１４と対
応する位置に配置されている。シリンダ２１は、円筒状のシリンダ部２２と、このシリンダ部２２の上部開口を閉塞するフロントヘッド２３と、シリンダ部２２の下部開口を閉塞するリヤヘッド２４とから構成され、上記シリンダ部２２、フロントヘッド２３及びリヤヘッド２４がボルトなどで締結されて一体化している。上記電動機３０は、ステータ３１とロータ３２とを備えている。ステータ３１は、圧縮機構２０の上方位置でケーシング１０の胴部１１に固定されている。ロータ３２には駆動軸３３が連結されている。駆動軸３３は、上記シリンダ室２５を上下方向に貫通している。フロントヘッド２３とリヤヘッド２４は、駆動軸３３を支持するための軸受機能も果たしている。

駆動軸３３には、シリンダ室２５の中に位置する部分に偏心軸３３ａが形成されている。偏心軸３３ａは、駆動軸３３よりも大径に形成され、駆動軸３３の軸心から所定量偏心している。そして、偏心軸３３ａは、圧縮機構２０のピストン２６に摺動自在に嵌め込まれている。

シリンダ部２２には、吸入管１４の一端が接続されており、この吸入管１４がシリンダ室２５内に連通するようになっている。一方、リアヘッド２４には図示しない吐出口が駆動軸３３の軸方向に貫通形成され、シリンダ室２５と連通している。吐出口には、この吐出口を開閉する吐出弁（図示せず）が設けられている。

ローリングピストン型の圧縮機構は従来より周知のものであり、具体的な構成について、これ以上の説明は省略するが、以上の構成において電動機３０に通電して駆動軸３３が回転すると、シリンダ室２５内でピストン２６が回転し、冷媒の吸入、圧縮、吐出が連続的に行われる。そして、吸入管１４からシリンダ室２５に吸入された冷媒ガスが圧縮されて高圧になったときに前記吐出弁が開き、この高圧冷媒がケーシング１０内に充満した後に吐出管１５から流出する。

次に、本発明の特徴であるケーシング１０に対するターミナル端子４０の接合構造について説明する。

ターミナル端子４０は、電動機３０に接続された図示しない内部配線と、圧縮機１０の外部に設けられている三相三線式交流電源（図示省略）からの給電線（外部配線）とを繋ぐもので、図２に示すように蓋状のターミナルボディ４１と、このターミナルボディ４１を貫通する状態で設けられた端子ピン４５とを有している。各端子ピン４５は、三相交流の三線に対応している。

上記ターミナルボディ４１と各端子ピン４５との間にはガラスシール４６が設けられ、各端子ピン４５がガラスシール４６を介してターミナルボディ４１に固定されている。また、上記各端子ピン４５には、各端子ピン４５が圧入される３つのスリーブ４７ａがゴムで一体成形された絶縁材４７が、ターミナルボディ４１と密着するように装着されている。

ターミナルボディ４１は、鋼材のブロックを切削加工することにより形成した削り出し部品である。ただし、ターミナルボディ４１は鍛造などによって形成したものでもよく、要は密閉型圧縮機１におけるケーシング１０内の高圧圧力に耐え得る厚肉の部品であればよい。ケーシング１０の上部鏡板１２には、ターミナルボディ４１が嵌合するようにこのケーシング１０の板厚方向に貫通する端子固定孔１２ａが形成されている。この端子固定孔１２ａの端部には、抵抗溶接時にターミナルボディ４１のテーパ面４３ａと接触する円周状の突起１２ｂが設けられている。

次に、ケーシング１０の上部鏡板１２に対し、ターミナルボディ４１を抵抗溶接で接合
する方法について図３、図４、図５および図６を参照して説明する。

上部鏡板１２の端子固定孔１２ａにターミナルボディ４１を下方から嵌合させた状態で、ターミナルボディ４１の接触面４３ｂに抵抗溶接機５０の下電極５１のテーパ面を有した先端面を当接させ、上部鏡板１２の上面には上電極５２の先端面を当接させる。また、上部鏡板１２は、図示しない位置決め機構により下電極５１に対して位置決めをしている。

この状態で、下電極５１の先端面は、ターミナルボディ４１の接触面４３ｂに十分に広い面積で接触しており、その間の接触抵抗を小さくするようにしている。また、上電極５２の先端面も鏡板１２の上面に十分に広い面積で接触しており、その間の接触抵抗を小さくするようにしている。一方、鏡板１２とターミナルボディ４１とは、図４に示すように端子固定孔１２ａとターミナルボディ４１位置ずれが無い場合、端子固定孔１２ａの突起１２ｂとで接触していて、その間の抵抗を高め、電極５１、５２間での通電時に十分な発熱が生じるようになっている。一方、図５に示すように端子固定孔１２ａとターミナルボディ４１位置ずれが発生した場合でも、通電前の電極５１，５２の加圧力により突起１２ｂが変形することで、接触部をターミナルボディ４１の全周に構成できる。そして、両電極間５１，５２に通電した状態で上電極５２を下電極５１の方へ加圧することによってターミナルボディ４１と突起１２ｂとの接触箇所が溶融し、両者の接合が行われる。特に、突起１２ｂの高さを０．１〜１ｍｍに構成することで、通電時の接触抵抗を常に最適な状態に保つことができるため、安定した接合強度を得ることが可能となる。

また、端子固定孔１２ａの円周状の突起１２ｂは、図６に示すように上部鏡板１２をプレス加工による打抜き加工する際の凸側金型と凹側金型のクリアランスを調整することで、端子固定孔１２ａの凸側金型の抜け方向端部に発生する抜きバリで安価に製造することができる。

本実施形態の密閉型圧縮機１は、以上説明したターミナル接合工程を始め、胴部１１内に圧縮機構２０及び電動機３０などの内部機構を固定する工程や、胴部１１に上部鏡板１２及び下部鏡板１３を溶接する工程などを行うことにより製造することができる。

本実施形態によれば、以下のような効果が発揮される。

端子固定孔１２ａの端部には、抵抗溶接時にターミナルボディ４１のテーパ面４３ａと接触する円周状の突起１２ｂが設けられているため電極５１，５２の加圧時に変形し、接触部を安定的に構成することができる。そのため端子固定孔１２ａとターミナルボディ４１の位置合せを高精度に保つことが不要となるため安価に抵抗溶接することができる。

以上説明したように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、端子固定孔のターミナルボディとの接触面に抵抗溶接時の上下電極の加圧力で変形可能な円周状の突起を設けたため、抵抗溶接時の端子固定孔とターミナルボディの位置ずれによる溶接強度の低下を防止することができる。

１ 密閉型圧縮機
１０ ケーシング
１２ａ 端子固定孔
１２ｂ 突起
２０ 圧縮機構
３０ 電動機
４０ ターミナル端子
４１ ターミナルボディ

Claims (2)

1. ケーシングの内部に圧縮機構とこの圧縮機構を駆動する電動機とが収納される一方、電動機に給電するターミナル端子の基材であるターミナルボディが前記ケーシングに抵抗溶接により接合され、かつ、ガスを超臨界圧に圧縮する圧縮機であって、前記ケーシングの端子固定孔には前記ターミナルボディと線接触する円周状の突起が形成され、端子固定孔の円周状の突起は、ケーシングをプレスで打ち抜き加工を行うことで端子固定孔の端部に発生する抜きダレによって形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 端子固定孔の円周状の突起高さが０．１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。