KR101358931B1

KR101358931B1 - 유체 기계

Info

Publication number: KR101358931B1
Application number: KR1020127020416A
Authority: KR
Inventors: 노리유키 코바야시; 히토미 이토
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2014-02-05
Also published as: CN102844567A; CN102844567B; JP5520063B2; MX2012008749A; JP2011153565A; EP2518318B1; KR20120112719A; CA2787312C; US20120308378A1; US8961161B2; EP2518318A4; WO2011093053A1; CA2787312A1; EP2518318A1

Abstract

본 발명은, 제조 비용을 저감하면서, 용접 강도를 높여 신뢰성을 향상할 수 있는 유체 기계를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 유체 기계에 있어서, 제 1 및 제 2 쉘(78, 80)은, 이들의 각 개구 단부(78a, 80a)를 맞대어 형성되는 홈부(82)에 둘레 전체를 용접하여 용접부(84)를 형성하며, 용접부는, 각 개구 단부에서 서로 맞닿는 시일부(96, 98)와 소정의 공간(100)을 두고 이격된다.

Description

유체 기계{FLUID MACHINE}

본 발명은 유체 기계에 관한 것으로, 상세하게는 이산화탄소 냉매를 압축하는 밀폐형 왕복동 압축기에 적합한 유체 기계에 관한 것이다.

이러한 종류의 유체 기계에는, 밀폐 용기 내에, 전동 모터와, 전동 모터로부터 전달되는 구동력에 의해 냉매를 압축하는 압축 기구가 수용된 밀폐형 압축기가 알려져 있다.

특허문헌 1에 기재된 밀폐 용기는, 통 형상의 센터 쉘(center shell)과, 센터 쉘의 양 개구 단부에 각각 용접되는 컵 형상의 톱 쉘(top shell), 보텀 쉘(bottom shell)의 3부재로 구성되며, 각 쉘끼리는 용접부의 용융 금속에 용접 진행 방향의 작용력을 부여하면서 용접하여 접합된다.

일본국 공개특허공보 제2005-349404호

상기 종래 기술의 경우에는, 밀폐 용기가 3개의 부재로 구성되기 때문에, 용접 부분은 적어도 2부분 이상이 되어 밀폐 용기의 조립 공수(工數)를 필요로 하며, 이에 따라 밀폐 용기, 나아가서는 압축기의 제조 비용이 증대한다는 문제가 있다.

따라서, 밀폐 용기를 톱 쉘, 보텀 쉘의 2개의 부재만으로 구성하면, 용접 부분이 적어지고, 밀폐 용기의 조립 공수도 감소하여, 밀폐 용기의 제조 비용을 저감할 수 있다고 사료된다.

그렇지만, 상기 종래 기술의 용접 방법은, 통 형상의 센터 쉘에 컵 형상의 톱 쉘, 보텀 쉘을 용접하는 경우를 전제로 한 방법으로, 밀폐 용기를 컵 형상의 2체(體)의 쉘 구조로 구성하면, 센터 쉘이 없기 때문에, 용접열을 효과적으로 배출할 수 없어, 용접열에 의한 각 쉘의 열변형을 허용하기 어렵고, 용접 후에 각 쉘의 용융부에 균열(크랙)이 발생하여 이 균열이 원인으로, 용접부의 두께를 충분히 확보할 수 없거나, 혹은, 용접부의 미용착 부분이 발생하여, 이 부분에 힘이나 모멘트에 의한 응력 집중이 발생하는 것에 의해, 밀폐 용기가 피로 파괴할 우려가 있다.

본 발명은 상술한 사정에 근거하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 제조 비용을 저감하면서, 용접 강도를 높여 신뢰성을 향상할 수 있는 유체 기계를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유체 기계는, 밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 구동 유닛의 구동력이 전달되는 피(被)구동 유닛이 수용되는 유체 기계로서, 밀폐 용기는, 구동 유닛측을 덮는 제 1 쉘(shell)과, 제 1 쉘에 접합되어 피구동 유닛측을 덮는 제 2 쉘로 이루어지며, 제 1 및 제 2 쉘은, 이들의 각 개구 단부(端部)를 맞대어 형성되는 홈부(開先部)에 둘레 전체를 용접하여 용접부를 형성하고, 용접부는, 각 개구 단부에서 서로 맞닿는 시일부와 소정의 공간을 두고 이격(離間)되는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 1).

구체적으로는, 공간은, 홈부를 형성하는 루트 엣지부(root edges)와, 각 개구 단부의 내측으로 오목한 오목부와, 시일부로 형성된다(청구항 2).

또한, 각 시일부는, 각 개구 단부의 맞대는 방향에 대해 경사진 경사면에서 서로 맞닿는다(청구항 3).

또한, 각 시일부는, 복수의 상이한 면에서 서로 맞닿는다(청구항 4).

또한, 각 오목부와 용접부의 경계인 루트부는, 각 오목부의 벽면과 용접부의 내단부(內端部)가 예각을 이루도록 하여 형성된다(청구항 5).

또한, 공간은 단면시(斷面視) 대략 하트형을 이룬다(청구항 6).

또한, 밀폐 용기 내에는, 피구동 유닛에 흡입되어, 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 작동 유체는 이산화탄소 냉매이다(청구항 7).

청구항 1 및 2에 기재된 본 발명의 유체 기계에 의하면, 홈부에 둘레 전체를 용접하여 용접부를 형성함으로써, 2개의 쉘을 1회의 용접 작업으로 형성된 1부분의 맞대기 용접 이음(butt weld joint)으로 접합하여 밀폐 용기를 구성할 수 있기 때문에, 밀폐 용기의 조립을 1공수로 행할 수 있어, 밀폐 용기, 나아가서는 압축기의 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 공간을 형성함으로써, 용접부에 대한 응력 집중이 완화되기 때문에, 균열의 발생이 억제되고, 또한 용접 시에 비산하는 스패터나 불꽃이 밀폐 용기 내에 침입하는 것을 방지하며, 또한, 용접부가 밀폐 용기 내에까지 도달하는 것을 방지하면서, 용접부의 두께를 확보하여 용접 강도를 높일 수 있기 때문에, 유체 기계의 신뢰성을 향상할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 각 시일부가 경사면에서 서로 맞닿음으로써, 각 쉘끼리의 맞대는 방향과 그 직각 방향인 각 쉘의 직경 방향의 양방향의 조립 오차가 허용 가능해져, 각 쉘의 치수 정밀도를 엄밀하게 관리하지 않아도, 각 쉘끼리를 용이하게 위치 결정하여 조립할 수 있다.

또한, 용접 시의 스패터나 불꽃은 각 쉘의 직경 방향 중심을 향해 비산하기 쉬운데, 각 시일부를 경사면에서 서로 맞닿게 함으로써, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 용접 시의 스패터나 불꽃은 각 쉘의 직경 방향 중심을 향해 비산하기 쉬운데, 각 시일부를 복수의 상이한 면에서 서로 맞닿게 함으로써, 단계적인 시일이 가능해지기 때문에, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기 내에 침입하는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 루트부는 각 오목부의 벽면과 내단부가 예각을 이루도록 하여 형성됨으로써, 용접 후의 각 오목부의 벽면과 용접부가 완만한 각도로 매끄럽게 연속하기 때문에, 용접부와 각 쉘인 모재와의 경계에, 응력 집중 나아가서는 그에 기인하는 균열이 발생하기 어려워져, 용접부의 용접 강도를 더욱 높일 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 공간은 단면시 대략 하트형을 이루는 것에 의해, 용접 후의 각 오목부의 벽면과 용접부가 완만한 각도로 매끄럽게 연속하면서, 용접부의 내단부와 각 시일부를 극력 이격시킬 수 있기 때문에, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지하면서, 용접부의 용접 강도를 높일 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 하면, 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 초임계 상태까지 고압이 되어, 밀폐 용기 내에 작용하는 압력도 고압이 될 우려가 있기 때문에, 통상은 안전상, 밀폐 용기의 중후화(重厚化)는 피할 수 없으며, 각 쉘끼리의 용접부에도 높은 용접 강도가 요구된다. 그러나, 상기 구성에 의하면, 용접부의 용접 강도를 높이며, 나아가서는 유체 기계의 신뢰성을 향상할 수 있어 바람직하다.

도 1은 제 1 실시예의 압축기의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 압축 기구의 주요부 확대도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 밀폐 용기를 도시한 외형도이다.
도 4는 도 3의 밀폐 용기를 접합하는 용접 이음의 확대도이다.
도 5는 도 4의 용접 이음의 변형예이다.
도 6은 도 4의 용접 이음의 다른 변형예이다.
도 7은 도 4의 용접 이음의 다른 변형예이다.

도 1~도 4는 제 1 실시예의 유체 기계로서의 압축기(1)에 대해 도시한다.

압축기(1)는, 밀폐형의 왕복동 압축기로서, 상세하게는 레시프로(reciprocating) 압축기나 피스톤 압축기로 불리는 용적식 압축기로 분류되며, 예를 들면 자동 판매기에 설치되는 도시하지 않는 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용된다.

냉동 사이클은, 압축기(1)의 작동 유체로서의 냉매가 순환하는 경로를 구비하며, 냉매에는 예를 들면 비가연성의 자연 냉매인 이산화탄소 냉매가 이용된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 압축기(1)는 밀폐 용기(2)를 구비하며, 밀폐 용기(2) 내에는, 전동 모터(4; 구동 유닛)와, 전동 모터(4)의 구동력이 전달되는 압축 기구(6; 피구동 유닛)가 수용되어 있다.

전동 모터(4)는, 급전에 의해 자계를 발생하는 스테이터(8)와, 스테이터(8)에 의해 발생한 자계에 의해 회전하는 로터(10)로 구성되고, 로터(10)는 스테이터(8) 내측의 동축 상에 배치되며, 후술하는 크랭크 샤프트(14)의 주축부(24)에 가열끼움고정(heat-fitting)되어 있다. 스테이터(8)에는 밀폐 용기(2)에 고정된 전장부(12; 電裝部), 및 도시하지 않는 리드선을 통해 압축기(1) 외(外)로부터 급전된다.

압축 기구(6)는, 크랭크 샤프트(14), 실린더 블록(16), 피스톤(18), 커넥팅 로드(20) 등으로 구성되며, 크랭크 샤프트(14)는 편심축부(22)와 주축부(24)로 구성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(16)에는, 실린더 보어(26)가 일체로 형성되며, 실린더 보어(26)의 개구를 폐쇄하도록, 실린더 블록(16)측으로부터 순서대로 실린더 개스킷(28), 후술하는 흡입 밸브(50), 밸브 플레이트(30), 헤드 개스킷(32), 실린더 헤드(34)가 볼트에 의해서 가압 고정되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(16)에는 스테이터(8)가 프레임(36)을 통해 볼트 고정되며, 프레임(36)은 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다.

상세하게는, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)는 프레임(36) 하부의 대좌부(38; base portion)에 의해 지지되며, 프레임(36)은 대좌부(38)에 의해 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다. 한편, 프레임(36) 상부의 원통부(40)에서는, 그 내주면(40a)에 주축부(24)의 베어링(42)이 배치되며, 원통부(40)의 상단면(40b)에는 로터(10)의 스러스트(thrust) 하중을 받는 스러스트 레이스(베어링) 또는 스러스트 와셔 등의 베어링(44)이 배치되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 플레이트(30)는 냉매의 흡입 구멍(46)과 토출 구멍(48)을 구비하여, 흡입 구멍(46), 토출 구멍(48)은 모두 리드 밸브인 흡입 밸브(50), 토출 밸브(52)에 의해 각각 개폐된다.

실린더 헤드(34)는 냉매의 흡입실(54), 토출실(56)을 구비하며, 피스톤(18)의 압축 행정(行程)에서 토출 밸브(52)가 개방됨으로써, 토출실(56)은 토출 구멍(48)을 통해 실린더 보어(26)와 연통된다. 한편, 피스톤(18)의 흡입 행정에서 흡입 밸브(50)가 개방됨으로써, 흡입실(54)은 흡입 구멍(46)을 통해 실린더 보어(26)와 연통된다.

밀폐 용기(2)에는, 흡입 파이프(58)와 토출 파이프(60)가 고정되며, 흡입 및 토출 파이프(58, 60)의 일단(一端)은 실린더 헤드(34)의 흡입실(54)과 토출실(56)에 각각 접속되어 있다. 흡입 및 토출 파이프(58, 60)의 타단(他端)은, 도시하지 않는 흡입 머플러, 토출 머플러를 통해 냉동 사이클에 접속되며, 이들 머플러는 압축기(1)와 냉동 사이클 사이를 흐르는 냉매의 맥동 및 소음을 저감하고 있다.

커넥팅 로드(20)에는, 일단에 크랭크 샤프트(14)의 편심축부(22)가 회전 가능하게 연결되는 대단부(62; 大端部)가 설치되며, 타단에 피스톤(18)이 왕복동 가능하게 연결되는 소단부(64; 小端部)가 설치되어 있다. 소단부(64)는 피스톤(18)에 피스톤 핀(66)에 의해 연결되며, 피스톤 핀(66)은 고정 핀(68)에 의해 피스톤(18)으로부터 빠짐 방지 조치가 실시되어 있다.

이 상태에서 크랭크 샤프트(14)가 회전하면, 커넥팅 로드(20)가 피스톤 핀(66)을 지점(支点)으로 하여 편심축부(22)의 편심 회전과 연동하여 요동 운동하며, 커넥팅 로드(20)의 요동 운동에 연동하여 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내를 왕복 운동한다.

밀폐 용기(2) 내에는 냉매를 주(主)로 하여 토출 압력이 작용하여, 밀폐 용기(2)의 내측 바닥부(2a)에는, 베어링(42, 44)과 같은, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부를 윤활하는 윤활유가 소량 저류된다.

크랭크 샤프트(14) 내에는 편심축부(22)의 하단면(22a)의 대략 축심 위치로부터 주축부(24)의 중도에 걸쳐 유로(70; 윤활 기구)가 천공(穿孔)되어 있다. 유로(70)의 상부는 주축부(24)의 외주면(24a)으로부터 개구되며, 유로(70)의 하부에는 오일 파이프(72; 윤활 기구)가 접속되어 있다. 오일 파이프(72)는 그 선단측에 편심축부(22)의 대략 축심으로부터 주축부(24)의 축심에 가까워지는 방향으로 경사진 경사부(74)를 가지며, 오일 파이프(72)의 경사부(74)의 선단은 밀폐 용기(2) 내의 내측 바닥부(2a)에 형성된 단면시 오목한 형상의 오일 저장부(76)까지 연장 설치되어 있다.

오일 저장부(76)는, 예를 들면 200㏄ 정도의 소량의 윤활유가 오일 파이프(74)의 선단 위치 이상의 오일 높이가 되도록 저류 가능한 크기 및 깊이로 형성된다. 크랭크 샤프트(14)의 회전에 따라 편심축부(22)와 함께 오일 파이프(72)가 편심 회전하면, 오일 파이프(72) 내의 경사부(74)에서의 윤활유에 외측 경사 상방으로 원심력이 작용하며, 이 원심력에 의해 윤활유는 오일 저장부(76)로부터 유로(74)로 상승된다.

이하, 압축기(1)의 동작 및 작용에 대해 설명한다.

압축기(1)에서는, 스테이터(8)에 급전함으로써 주축부(24)에 고정된 로터(10)가 회전되며, 나아가서는 크랭크 샤프트(14)가 회전되어, 커넥팅 로드(20)를 통해 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내에서 왕복 운동한다. 그리고, 이 피스톤(18)의 왕복 운동에 의해, 냉동 사이클로부터 실린더 보어(26)로 냉매가 흡입되고, 이 냉매는 실린더 보어(26)에서 압축되며, 또한 냉동 사이클로 토출된다.

상세하게는, 피스톤(18)이 실린더 보어(26)의 용적을 감소하는 방향으로 동작하여, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 압축되며, 실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 토출 압력을 초과하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 의해 토출 밸브(52)가 개방된다. 그리고, 압축된 냉매는, 토출 구멍(48)을 거쳐 토출실(56)로 유도되며, 토출 파이프(60)를 거쳐 냉동 사이클로 토출된다.

다음으로, 피스톤(18)의 동작이 상사점으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 증가하는 방향으로 이동하면, 실린더 보어(26) 내의 압력은 저하한다. 실린더 보어(26) 내의 압력이 저하하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 따라 토출 밸브(52)는 폐쇄된다.

실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 흡입 압력 이하가 되면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 흡입실(54) 내의 압력의 차이에 따라 흡입 밸브(50)가 개방된다. 그리고, 냉동 사이클의 냉매는, 흡입 파이프(58)를 거쳐 흡입실(54)로 유도되며, 흡입 구멍(46)을 거쳐 실린더 보어(26) 내로 흡입된다.

다음으로, 피스톤(18)의 동작이 하사점으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 감소하는 방향으로 이동하면, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 다시 압축된다. 이와 같이 하여, 냉동 사이클로부터 실린더 보어(26)로의 냉매의 흡입, 실린더 보어(26)에서의 냉매의 압축, 냉동 사이클로의 냉매의 토출이라는 일련의 프로세스가 반복된다.

상술한 압축기(1)의 동작에 따라 오일 저장부(76)로부터 유로(70)로 상승된 윤활유는, 유로(70)로부터 유출되며 편심축부(22)측으로 흘러내려, 대단부(62) 근방을 윤활하며, 또한 원심력에 의해 피스톤(18)을 향해 비산되어, 피스톤(18)의 스커트부(18a) 근방을 윤활한다.

한편, 유로(70)로부터 유출된 윤활유의 일부는, 원심력에 의해 크랭크 샤프트(14)에 형성된 도시하지 않는 외주(外周) 홈을 따라 상승하면서, 크랭크 샤프트(14)와 프레임(36) 사이에 유막을 형성하며, 베어링(42)을 윤활하여, 크랭크 샤프트(14)의 상단측으로 이동한다. 그리고, 윤활유는, 원통부(40)의 상단면(40b)에 도달하여 베어링(44)을 윤활한 후, 중력에 의해 오일 저장부(76)까지 흘러내린다. 이에 대해, 베어링(44)을 통과하지 않는 윤활유는, 그대로 로터(10)의 내벽면(10a)을 로터(10)의 상단까지 상승하며, 로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 비산되어 스테이터(8)를 냉각한 후, 중력에 의해 오일 저장부(76)까지 흘러내린다.

피스톤(18)의 스커트부(18a) 근방을 윤활할 때에 실린더 보어(26) 내에 흡입된 오일 미스트는, 피스톤(18)과 실린더 블록(16)의 틈새에, 실린더 보어(26)로부터 누출한 냉매 가스와 함께 들어가 피스톤(18)에 대한 시일과 윤활을 행한다. 이때에 흡입실(54)의 벽면(54a)에 부착한 윤활유는 중력에 의해 오일 저장부(76)까지 흘러내린다. 이와 같이 하여, 오일 저장부(76)까지 흘러내린 윤활유는, 오일 파이프(72)로부터 다시 상승되어, 상술한 바와 같이 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부의 윤활이나 시일에 기여하면서 밀폐 용기(2) 내를 순환한다.

그런데, 본 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 밀폐 용기(2)는 전동 모터(4)측을 덮는 톱 쉘(78; 제 1 쉘)과, 압축 기구(6)측을 덮는 보텀 쉘(80; 제 2 쉘)의 2개의 쉘로 구성된 쉘 구조를 이루고 있다. 크랭크 샤프트(14)와 커넥팅 로드(20)는 밀폐 용기(2) 내에서 대략 직교하는 위치 관계에 있기 때문에, 전동 모터(4)는, 그 길이 방향이 톱 쉘(78)의 깊이 방향으로 수용되며, 톱 쉘(78)은 보텀 쉘(80)에 비해 바닥이 깊은 형상을 이루고 있다. 한편, 압축 기구(6)는, 그 길이 방향이 보텀 쉘(80)의 직경 방향으로 수용되며, 보텀 쉘(80)은 톱 쉘(78)에 비해 바닥이 얕은 형상을 이루고 있다.

톱 쉘(78)은, SPCC, SPHE 등의 연질 강(鋼)을 프레스 성형에 의해 디프 드로잉(deep-drawing) 가공하여 돔(dome) 형상의 단순 형상으로 형성되어 있다. 톱 쉘(78)의 두께는, 가장 얇은 부분에서 6.8㎜ 정도, 두꺼운 부분에서도 7㎜ 정도로 매우 얇게 형성되어, 드로잉에 의한 가공 경화에 의해 밀폐 용기(2) 내에 작용하는 냉매의 고압에 대한 내압 강도가 확보되어 있다.

한편, 보텀 쉘(80)은, S20C, S25C 등의 연질 강을 단조(鍛造) 성형에 의해 8.5㎜ 정도의 두께로 매우 얇게 형성되어, 톱 쉘(78)과 마찬가지로 고압 냉매에 대한 내압 강도가 확보되어 있다.

각 쉘(78, 80)은, 각각의 개구 단부(78a, 80a)를 서로 맞댐으로써 V자 형상의 홈부(82)를 형성한다. 홈부(82)의 둘레 전체에 연속한 비드(beads) 형상의 용접부(84)를 1회의 마그(MAG) 용접(CO₂ 가스 아크(arc) 용접)으로 형성하여 접합된다. 즉, 각 쉘(78, 80)은, 1회의 용접 작업으로 형성된 1부분의 맞대기 용접 이음(86)에 의해 접합된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 각 개구 단부(78a, 80a)에는, 홈부(82)를 형성하는 루트 엣지부(88, 90), 각 쉘(78, 80)의 측부(78b, 80b) 내측으로 오목한 오목부(92, 94), 서로 맞닿는 시일부(96, 98)가 각 쉘(78, 80)의 측부(78b, 80b) 외주면(78c, 80c)측으로부터 순서대로 연속하여 형성되어 있다.

각 루트 엣지부(88, 90), 각 오목부(92, 94), 및 각 시일부(96, 98)는, 용접부(84)의 내단부(84a)가 위치 결정된 공간(100)을 형성하고 있다.

즉, 내단부(84a)는, 용접부(84) 중 주로서 각 쉘(78, 80)인 모재가 용융한 용융 금속으로 구성되고, 이 용융 금속이 공간(100)의 존재로 인해 각 시일부(96, 98)에 도달하지 않는 상태에서, 밀폐 용기(2)로서의 내압 성능을 만족하기 위한 용접부(84)의 두께(L)가 확보되어 있으며, 용접 후에는 공간(100)은 각 루트 엣지부(88, 90), 각 오목부(92, 94), 각 시일부(96, 98), 용접부(84)에 의해 밀폐된다.

본 실시예에서는, 각 시일부(96, 98)는, 각 개구 단부(78a, 80a)의 맞대는 방향에 대해 경사진 경사면(96a, 98a)에서 서로 맞닿아 있다.

각 경사면(96a, 98a)은, 공간(100)이 형성된 상태에서 홈부(82)보다 상측 위치에서 맞닿으며, 보텀 쉘(80)측에서는, 경사면(98a)은 시일부(98)가 볼록해지도록 형성되어 있다. 이러한 각 경사면(96a, 98a)에서 맞닿을 수 있는 것은, 톱 쉘(78)의 측부(78b)보다 보텀 쉘(80)의 측부(80b) 쪽이 두께가 약간 큰 것에 의한 것이다.

또한, 각 오목부(92, 94)와 용접부(84)의 경계인 루트부(102, 104)는, 각 오목부(92, 94)의 벽면(92a, 94a)과 용접부(84)의 내단부(84a)가 예각을 이루도록 하여 형성되며, 공간(100)은 단면시 대략 하트형을 이루고 있다.

상술한 제 1 실시예의 압축기(1)는, 홈부(82)에 둘레 전체를 용접하여 용접부(84)를 형성함으로써, 2개의 쉘(78, 80)을 1회의 용접 작업으로 형성된 1부분의 맞대기 용접 이음(86)에 의해 접합하여 밀폐 용기(2)를 구성할 수 있기 때문에, 밀폐 용기(2)의 조립을 1공수로 행할 수 있으며, 밀폐 용기(2), 나아가서는 압축기(1)의 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 공간(100)을 형성함으로써, 용접부(84)와 벽면(92a)의 접합부에서의 응력 집중이 완화되기 때문에, 균열(크랙)의 발생이 억제되고, 또한 용접 시에 비산하는 스패터나 불꽃이 밀폐 용기(2) 내에 침입하는 것을 방지하며, 또한 용접부(2)가 측부(78b, 80b)를 돌파하여 밀폐 용기(2) 내에까지 도달하는 것을 방지하면서, 용접부(84)의 두께(L)를 확보하여 용접 강도를 높일 수 있기 때문에, 압축기(1)의 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 각 시일부(96, 98)가 경사면(96a, 98a)에서 서로 맞닿음으로써, 각 쉘(78, 80)끼리의 맞대는 방향과 그 직각 방향인 각 쉘(78, 80)의 직경 방향의 양방향의 조립 오차가 허용 가능해진다. 따라서, 각 쉘(78, 80)의 치수 정밀도를 엄밀하게 관리하지 않아도, 각 쉘(78, 80)끼리를 용이하게 위치 결정하여 조립할 수 있다.

또한, 용접 시의 스패터나 불꽃은 각 쉘(78, 80)의 직경 방향 중심을 향해 비산하기 쉬운데, 각 시일부(96, 98)가 경사면(96a, 98a)에서 서로 맞닿음으로써, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기(2) 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 각 오목부(92, 94)의 벽면(92a, 94a)과 용접부(84)의 내단부(84a)가 예각을 이루도록 하여 루트부(102, 104)가 형성됨으로써, 용접 후의 각 오목부(92, 94)의 벽면(92a, 94a)과 용접부(84)가 완만한 각도로 매끄럽게 연속하기 때문에, 용접부(84)와 각 쉘(78, 80)인 모재의 경계에, 응력 집중 나아가서는 그에 기인하는 균열이 발생하기 어려워져, 용접부(84)의 용접 강도를 더욱 높일 수 있다.

또한, 공간(100)은 단면시 대략 하트형을 이루는 것에 의해, 용접 후의 각 오목부(92, 94)의 벽면(92a, 94a)과 용접부(84)가 완만한 각도로 매끄럽게 연속하면서, 용접부(84)의 내단부(84a)와 각 시일부(96, 98)를 극력 이격시킬 수 있기 때문에, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기(2) 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지하면서, 용접부(84)의 용접 강도를 높일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 제약되는 것이 아니며, 다양한 변형이 가능하다.

구체적으로는, 상기 실시예에서는, 각 시일부(96, 98)는 경사면(96a, 98a)에서 서로 맞닿는다. 이러한 경사면(96a, 98a)에서 맞닿을 수 있는 것은, 프레스 성형되는 톱 쉘(78)의 측부(78b)보다, 단조 성형되는 보텀 쉘(80)의 측부(80b) 쪽이 두께가 약간 큰 것에 의한 것이다.

이에 한정하지 않고, 각 쉘(78, 80)은 다양한 방법으로 성형이 가능하며, 그 결과 발생한 각 쉘(78, 80)의 측부(78b, 80b)의 두께의 차이에 따라, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 각 쉘(78, 80)의 측부(78b, 80b)의 두께가 대략 동일하게 된 경우에는, 각 시일부(96, 98)에, 각 개구 단부(78a, 80a)의 맞대는 방향에 대해 직각이 되는 단면(96a1, 98a1)을 각각 형성하며, 이들을 서로 맞닿게 해도 된다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 톱 쉘(78)의 측부(78b)보다 보텀 쉘(80)의 측부(80b) 쪽이 두께가 매우 큰 경우에는, 각 시일부(96, 98)에, 각 개구 단부(78a, 80a)의 맞대는 방향에 평행한 측면(96a2, 98a2)을 각각 형성하여, 이들을 서로 맞닿게 해도 되며, 상기 단면(96a1, 98a1) 또는 측면(96a2, 98a2)을 형성한 어느 경우에도, 용접 시에 비산하는 스패터나 불꽃이 밀폐 용기(2) 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시예 및 변형예의 시일부(96, 98)의 형상에 한정하지 않고, 도 7에 도시한 바와 같이, 각 시일부를 단차 형상으로 하고, 복수의 상이한 면, 구체적으로는, 경사면(96a, 98a)과, 측면(96a2, 98a2)을 각각 서로 맞닿게 해도 되며, 이 경우에는, 단계적인 시일이 가능해지기 때문에, 용접 시의 스패터나 불꽃이 밀폐 용기 내에 침입하는 것을 더욱 확실히 방지할 수 있어 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같은 각 오목부(92, 94)의 벽면(92a, 94a)과 용접부(84)의 내단부(84a)가 예각을 이루는 루트부(102, 104)가 형성되지 않아도, 또한 공간(100)이 하트형이 아니어도, 공간(100)이 형성되기만 하면 되며, 이에 따라, 적어도 용접부(84)에 대한 응력 집중이 완화되어 균열의 발생이 억제되고, 또한 용접 시에 비산하는 스패터나 불꽃이 밀폐 용기(2) 내에 침입하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 용접부(84)가 측부(78b, 80b)를 돌파하여 밀폐 용기(2) 내에까지 도달하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 전동 모터(4)는 밀폐 용기(2)의 상부에 배치되고, 압축 기구(6)는 밀폐 용기(2)의 하부에 배치되어 있지만, 전동 모터(4)를 밀폐 용기(2)의 하부에 배치하고, 압축 기구(6)를 밀폐 용기(2)의 상부에 배치해도 되며, 이 경우에는 톱 쉘(78)은 압축 기구(6)측을 덮고, 보텀 쉘(80)은 전동 모터(4)측을 덮게 된다.

또한, 본 실시예의 압축기(1)의 작동 유체는 이산화탄소 냉매로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 그러나, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 한 경우에는, 압축 기구(6)로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 초임계 상태까지 고압이 되어, 밀폐 용기(2) 내에 작용하는 압력도 고압이 될 우려가 있기 때문에, 통상은 안전상, 밀폐 용기(2)의 중후화는 피할 수 없어, 각 쉘(78, 80)끼리의 용접부(84)에도 높은 용접 강도가 요구된다. 그러나, 상기 구성에 의하면, 용접부(84)의 용접 강도를 높이며, 나아가서는 압축기(1)의 신뢰성을 향상할 수 있어 바람직하다.

또한, 본 실시예는 용적식 압축기(1)에 대해 설명하고 있지만, 본 발명은 스크롤 압축기나 팽창기 등의 밀폐형 유체 기계 전반에 적용 가능하며, 이러한 유체 기계를 자동 판매기 이외에 설치한 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용할 수 있는 것은 물론이다.

1 : 압축기(유체 기계)
2 : 밀폐 용기
4 : 전동 모터(구동 유닛)
6 : 압축 기구(피구동 유닛)
78 : 톱 쉘(제 1 쉘)
78a : 개구 단부
80 : 보텀 쉘(제 2 쉘)
80a : 개구 단부
82 : 홈부
84 : 용접부
84a : 내단부
88 : 루트 엣지부
90 : 루트 엣지부
92 : 오목부
92a : 벽면
94 : 오목부
94a : 벽면
96 : 시일부
96a : 경사면
96a1 : 단면
96a2 : 측면
98 : 시일부
98a : 경사면
98a1 : 단면
98a2 : 측면
100 : 공간
102 : 루트부
104 : 루트부

Claims

밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 상기 구동 유닛의 구동력이 전달되는 피(被)구동 유닛이 수용되는 유체 기계로서,
상기 밀폐 용기는, 상기 구동 유닛측을 덮는 제 1 쉘(shell)과, 상기 제 1 쉘에 접합되어 상기 피구동 유닛측을 덮는 제 2 쉘로 이루어지며,
상기 제 1 및 상기 제 2 쉘은, 이들의 각 개구 단부를 맞대어 형성되는 홈부(開先部)에 둘레 전체를 용접하여 용접부를 형성하고, 상기 용접부는, 상기 각 개구 단부(端部)에서 서로 맞닿는 시일부와 소정의 공간을 두고 이격(離間)되고,
상기 각 시일부는, 상기 각 개구 단부의 맞대는 방향에 대해 경사진 경사면에서 서로 맞닿는 것을 특징으로 하는 유체 기계.
삭제
삭제
밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 상기 구동 유닛의 구동력이 전달되는 피구동 유닛이 수용되는 유체 기계로서,
상기 밀폐 용기는, 상기 구동 유닛측을 덮는 제 1 쉘과, 상기 제 1 쉘에 접합되어 상기 피구동 유닛측을 덮는 제 2 쉘로 이루어지며,
상기 제 1 및 상기 제 2 쉘은, 이들의 각 개구 단부를 맞대어 형성되는 홈부에 둘레 전체를 용접하여 용접부를 형성하고, 상기 용접부는, 상기 각 개구 단부에서 서로 맞닿는 시일부와 소정의 공간을 두고 이격되고,
상기 각 시일부는, 복수의 상이한 면에서 서로 맞닿는 것을 특징으로 하는 유체 기계.
밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 상기 구동 유닛의 구동력이 전달되는 피구동 유닛이 수용되는 유체 기계로서,
상기 밀폐 용기는, 상기 구동 유닛측을 덮는 제 1 쉘과, 상기 제 1 쉘에 접합되어 상기 피구동 유닛측을 덮는 제 2 쉘로 이루어지며,
상기 제 1 및 상기 제 2 쉘은, 이들의 각 개구 단부를 맞대어 형성되는 홈부에 둘레 전체를 용접하여 용접부를 형성하고, 상기 용접부는, 상기 각 개구 단부에서 서로 맞닿는 시일부와 소정의 공간을 두고 이격되고,
상기 공간은, 상기 홈부를 형성하는 루트 엣지부(root edges)와, 상기 각 개구 단부의 내측으로 오목한 오목부와, 상기 시일부로 형성되며,
상기 각 오목부와 상기 용접부의 경계인 루트부는, 상기 각 오목부의 벽면과 상기 용접부의 내단부(內端部)가 예각을 이루도록 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 기계.
제 5 항에 있어서,
상기 공간은 단면시(斷面視) 하트형을 이루는 것을 특징으로 하는 유체 기계.
제 1 항 및 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀폐 용기 내에는, 상기 피구동 유닛에 흡입되어, 상기 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 상기 작동 유체는 이산화탄소 냉매인 것을 특징으로 하는 유체 기계.