WO2011089924A1 - 流体機械 - Google Patents

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憲幸 小林
瞳 柴田
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サンデン株式会社
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    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/127—Mounting of a cylinder block in a casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the present invention relates to a fluid machine, and more particularly to a fluid machine suitable for a hermetic reciprocating compressor that compresses a carbon dioxide refrigerant.
  • Patent Document 1 is composed of a cylindrical center shell formed of a steel pipe, and a cup-shaped top shell and a bottom shell, both of which are cast and welded to both opening ends of the center shell. A closed container is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a closed container composed of two members, a top shell and a bottom shell, both of which are press-molded.
  • Patent Document 3 discloses a top shell and a bottom shell, both of which are forged and molded. A closed container composed of two members is disclosed.
  • JP 2006-177285 A Japanese Patent Publication No.58-19869 JP 2004-285927 A
  • the shells constituting the sealed container are joined together by welding, in the case of the sealed container described in Patent Document 1, the top shell and the bottom shell are cast and the casting generally contains a lot of carbon. For this reason, welding of the shells is technically difficult, and there is a risk of poor welding.
  • the steel pipe as the center shell has a high material cost, and further, since the sealed container is composed of three members, the number of welding locations is at least two and requires assembly man-hours for the sealed container. As a result, there is a problem that the manufacturing cost of the compressor increases.
  • the sealed container is composed of two shells as in the sealed containers described in Patent Documents 2 and 3, the number of welding locations is reduced, the assembly man-hour of the sealed container is reduced, and the manufacturing cost of the sealed container is reduced. Further, it is considered that the welding failure as described above can be improved if each shell is press-molded or forged. However, when each shell is press-molded, the shell shape can only be molded to a simple shape such as a dome shape, so the location for fixing the electric motor, compression mechanism, etc. must be additionally processed in each shell and sealed An increase in the manufacturing cost of the container is inevitable.
  • the shell shape can be formed into a complicated shape as necessary, but the thickness and weight of each shell is smaller than when each shell is press-molded.
  • the airtight container, and hence the fluid machine cannot be reduced in weight and size.
  • the present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid machine that can realize weight reduction and size reduction while reducing manufacturing cost.
  • a fluid machine is a fluid machine in which a drive unit and a driven unit to which the driving force of the drive unit is transmitted are contained in a sealed container.
  • the first shell that covers the drive unit side and the second shell that is joined to the first shell and covers the driven unit side are formed by different processing methods. (Claim 1).
  • the first shell is forged and the second shell is press-molded (Claim 2), or the first shell is press-molded and the second shell is forged (Claim 3).
  • the longitudinal direction of the drive unit is accommodated in the depth direction of the first shell, and the longitudinal direction of the driven unit is accommodated in the radial direction of the second shell.
  • the second shell has a gripping portion that is gripped when the second shell is forged, and the gripping portion projects from the outer top portion of the second shell on the radial center side with respect to the side portion of the second shell ( Claim 5).
  • a lubrication mechanism is provided for supplying lubricating oil stored in the inner bottom portion of the second shell to the sliding portions of the driving unit and the driven unit, and the second shell is located at the position of the inner bottom portion on the back side of the gripping portion.
  • an oil sump portion recessed substantially in a shape similar to the outer shape of the gripping portion (claim 6).
  • the second shell has a pedestal portion to which the drive unit and the driven unit are fixed.
  • the gripping part, the oil sump part, and the pedestal part are all formed at the same time when the second shell is forged. Further, the pressure of the working fluid sucked into the driven unit and discharged from the driven unit acts in the sealed container, and the working fluid is a carbon dioxide refrigerant (claim 9).
  • the hermetic container is composed of two shells and at least one of the first shell and the second shell can be thinned by press molding, It is possible to reduce the weight and size of the container, and thus the fluid machine.
  • at least the second shell can be thinned by press molding.
  • at least the second shell can be formed by press molding.
  • One shell can be thinned, and in any case, since it is not cast molding, it is difficult to cause poor welding when the shells are welded and joined, and the weld strength of the sealed container is increased. be able to.
  • the first shell can be press-molded at a depth matching the length of the drive unit in the longitudinal direction, and the second shell can be pressed in the length of the driven unit in the longitudinal direction.
  • the second shell which has a relatively shallow depth that does not require a depth compared to the first shell, can be easily manufactured while reducing the thickness along the outer shape of the driven unit by forging, It is possible to surely reduce the weight and size of the container, and thus the fluid machine, and further reduce the dead space in the sealed container and promote further size reduction of the fluid machine.
  • the gripping portion is formed on the side portion of the second shell, the waste meat from the side portion of the second shell to the outer top portion is reduced, and the second shell is further updated. Therefore, further lightening and downsizing of the hermetic container and, as a result, the fluid machine can be realized.
  • the oil reservoir can be easily formed on the inner bottom without requiring a separate member such as an oil pan while reducing the thickness of the second shell using the gripping portion. Can do.
  • the lubricating oil can be stored in the inner bottom with a predetermined oil level, so even if a small amount of lubricating oil accumulates in the inner bottom, Lubricating oil can be smoothly supplied from the mechanism to each sliding portion, and can be circulated efficiently in the sealed container.
  • the drive unit and the driven unit can be fixed easily without requiring a separate member such as a frame.
  • the eighth aspect of the present invention it is possible to easily form the grip portion, the oil sump portion, and the pedestal portion without requiring a separate member or separate processing, thereby improving the productivity of the fluid machine.
  • the pressure of the working fluid discharged from the driven unit is high, and the pressure acting in the sealed container may be high. Normally, for the sake of safety, an increase in the thickness of the sealed container is unavoidable.
  • the above configuration is preferable because the weight and size of the sealed container, and thus the fluid machine, can be effectively promoted.
  • the compressor 1 is a hermetic reciprocating compressor, and is categorized in detail as a positive displacement compressor called a reciprocating compressor or a piston compressor.
  • a configuration of a refrigeration cycle (not shown) incorporated in a vending machine. Used as equipment.
  • the refrigeration cycle includes a path through which a refrigerant as a working fluid of the compressor 1 circulates.
  • a carbon dioxide refrigerant that is a non-flammable natural refrigerant is used as the refrigerant.
  • the compressor 1 includes an airtight container 2, and an electric motor (drive unit) 4 and a compression mechanism (driven unit) to which the driving force of the electric motor 4 is transmitted are enclosed in the airtight container 2. 6) is housed.
  • the electric motor 4 includes a stator 8 that generates a magnetic field by power feeding and a rotor 10 that rotates by the magnetic field generated by the stator 8.
  • the rotor 10 is disposed coaxially inside the stator 8, and will be described later.
  • the main shaft portion 24 is fixed by shrinkage fitting. Electric power is supplied to the stator 8 from the outside of the compressor 1 through an electrical component 12 fixed to the sealed container 2 and a lead wire (not shown).
  • the compression mechanism 6 includes a crankshaft 14, a cylinder block 16, a piston 18, a connecting rod 20, and the like.
  • the crankshaft 14 includes an eccentric shaft portion 22 and a main shaft portion 24.
  • a cylinder bore 26 is formed integrally with the cylinder block 16, and a cylinder gasket 28, a later-described suction valve 50, and a valve plate 30 are sequentially arranged from the cylinder block 16 side so as to close the opening of the cylinder bore 26.
  • the head gasket 32 and the cylinder head 34 are pressed and fixed by bolts.
  • the stator 8 is bolted to the cylinder block 16 via a frame 36, and the frame 36 is fixed to the sealed container 2.
  • the electric motor 4 and the compression mechanism 6 are supported by a pedestal portion 38 below the frame 36, and the frame 36 is fixed to the sealed container 2 by the pedestal portion 38.
  • the bearing 42 of the main shaft portion 24 is disposed on the inner peripheral surface 40a, and the thrust trace (bearing) that receives the thrust load of the rotor 10 on the upper end surface 40b of the cylindrical portion 40.
  • a bearing 44 such as a thrust washer is disposed.
  • the valve plate 30 includes a refrigerant suction hole 46 and a discharge hole 48, both of which are opened and closed by a suction valve 50 and a discharge valve 52, which are reed valves, respectively.
  • the cylinder head 34 includes a refrigerant suction chamber 54 and a discharge chamber 56.
  • the discharge valve 52 When the discharge valve 52 is opened in the compression stroke of the piston 18, the discharge chamber 56 communicates with the cylinder bore 26 through the discharge hole 48.
  • the intake valve 50 is opened during the intake stroke of the piston 18, the intake chamber 54 communicates with the cylinder bore 26 via the intake hole 46.
  • a suction pipe 58 and a discharge pipe 60 are fixed to the sealed container 2, and one ends of the suction and discharge pipes 58 and 60 are connected to a suction chamber 54 and a discharge chamber 56 of the cylinder head 34, respectively.
  • the other ends of the suction and discharge pipes 58 and 60 are connected to a refrigeration cycle via a suction muffler and a discharge muffler (not shown), and these mufflers reduce the pulsation and noise of the refrigerant flowing between the compressor 1 and the refrigeration cycle. ing.
  • the connecting rod 20 is provided with a large end 62 to which the eccentric shaft portion 22 of the crankshaft 14 is rotatably connected at one end, and a small end 64 to which the piston 18 is reciprocally connected at the other end. It has been.
  • the small end portion 64 is connected to the piston 18 by a piston pin 66, and the piston pin 66 is secured to the piston 18 by a fixing pin 68.
  • the connecting rod 20 swings in conjunction with the eccentric rotation of the eccentric shaft portion 22 with the piston pin 66 as a fulcrum, and the piston 18 interlocks with the swinging motion of the connecting rod 20. It reciprocates in the cylinder bore 26.
  • the discharge pressure of the refrigerant mainly acts in the sealed container 2, and a small amount of lubricating oil for lubricating the sliding portions of the electric motor 4 and the compression mechanism 6, such as the bearings 42 and 44, in the inner bottom portion 2 a of the sealed container 2.
  • an oil passage (lubricating mechanism) 70 is drilled from the substantially axial position of the lower end surface 22 a of the eccentric shaft portion 22 to the middle of the main shaft portion 24.
  • An upper portion of the oil passage 70 is opened from the outer peripheral surface 24 a of the main shaft portion 24, and an oil pipe (lubricating mechanism) 72 is connected to the lower portion of the oil passage 70.
  • the oil pipe 72 has an inclined portion 74 which is inclined from the substantially axial center of the eccentric shaft portion 22 toward the axial center of the main shaft portion 24 on the distal end side. It extends to the oil reservoir 76 having a concave shape in sectional view formed in the inner bottom 2a.
  • the oil sump portion 76 is formed to have a size and depth that allow a small amount of lubricating oil, for example, about 200 cc, to be stored so that the oil level is higher than the tip position of the oil pipe 74.
  • a centrifugal force acts on the lubricating oil in the inclined portion 74 in the oil pipe 72 in an obliquely upward outward direction. Is pumped from the oil reservoir 76 to the oil passage 74.
  • the operation and action of the compressor 1 will be described.
  • the rotor 10 fixed to the main shaft portion 24 is rotated by supplying power to the stator 8, and consequently the crankshaft 14 is rotated, and the piston 18 reciprocates in the cylinder bore 26 via the connecting rod 20.
  • the reciprocating motion of the piston 18 causes the refrigerant to be sucked into the cylinder bore 26 from the refrigeration cycle, and the refrigerant is compressed by the cylinder bore 26 and further discharged to the refrigeration cycle.
  • the piston 18 operates in the direction of decreasing the volume of the cylinder bore 26 and the refrigerant in the cylinder bore 26 is compressed and the pressure in the cylinder bore 26 exceeds the discharge pressure of the refrigerant, the pressure in the cylinder bore 26 and the discharge chamber 56 are increased.
  • the discharge valve 52 opens due to the difference from the internal pressure. The compressed refrigerant is guided to the discharge chamber 56 via the discharge hole 48 and discharged to the refrigeration cycle via the discharge pipe 60.
  • the pressure in the cylinder bore 26 decreases.
  • the discharge valve 52 closes according to the difference between the pressure in the cylinder bore 26 and the pressure in the discharge chamber 56.
  • the suction valve 50 opens according to the difference between the pressure in the cylinder bore 26 and the pressure in the suction chamber 54. The refrigerant in the refrigeration cycle is guided to the suction chamber 54 through the suction pipe 58 and is sucked into the cylinder bore 26 through the suction hole 46.
  • the lubricating oil pumped up from the oil reservoir 76 to the oil passage 70 in accordance with the operation of the compressor 1 described above flows out from the oil passage 70, flows down to the eccentric shaft portion 22 side, and lubricates the vicinity of the large end portion 62. Further, it is scattered toward the piston 18 by centrifugal force, and the vicinity of the skirt portion 18a of the piston 18 is lubricated.
  • a part of the lubricating oil flowing out from the oil passage 70 rises along an outer peripheral groove (not shown) formed in the crankshaft 14 by centrifugal force, and forms an oil film between the crankshaft 14 and the frame 36. Then, the bearing 42 is lubricated and moved to the upper end side of the crankshaft 14. The lubricating oil reaches the upper end surface 40b of the cylindrical portion 40 and lubricates the bearing 44, and then flows down to the oil sump portion 76 by gravity.
  • the lubricating oil that cannot pass through the bearing 44 rises as it is up the inner wall surface 10a of the rotor 10 to the upper end of the rotor 10, is scattered by the centrifugal force due to the rotation of the rotor 10, cools the stator 8, and then To flow down to the oil sump 76.
  • the sealed container 2 includes a top shell (first shell) 78 covering the electric motor 4 side and a bottom shell (second shell) 80 covering the compression mechanism 6 side.
  • the shell structure is composed of two shells. Since the crankshaft 14 and the connecting rod 20 are positioned so as to be substantially orthogonal within the sealed container 2, the longitudinal direction of the electric motor 4 is accommodated in the depth direction of the top shell 78, and the top shell 78 is the bottom shell 80. Compared to, it has a deep bottom shape.
  • the compression mechanism 6 is accommodated in the radial direction of the bottom shell 80 in the longitudinal direction, and the bottom shell 80 has a shallow bottom shape as compared with the top shell 78.
  • Each of the shells 78 and 80 has root edges protruding from the respective open end portions 78a and 80a, and the groove portions 82 are formed by abutting each root edge with each other.
  • Each of the shells 78 and 80 is joined by forming a bead-shaped welded portion 84 continuous around the entire circumference of the groove portion 82 by a single welding operation, that is, a single butt formed by a single welding operation. Joined with welded joints.
  • the top shell 78 is formed into a dome-like simple shape by deep drawing a soft steel such as SPCC or SPHE by press molding.
  • the thickness of the top shell 78 is as thin as about 6.8 mm at the thinnest part and about 7 mm even at the thickest part, and the pressure resistance against the high pressure of the refrigerant acting in the sealed container 2 is secured by work hardening by drawing.
  • the bottom shell 80 is formed as thin as possible to a thickness of about 8.5 mm by forging molding of soft steel such as S20C, S25C, and the pressure resistance against high-pressure refrigerant is ensured in the same manner as the top shell 78.
  • the bottom shell 80 has a gripping portion 86 that is gripped when the bottom shell 80 is forged, and the gripping portion 86 is located on the outer top portion 80c of the bottom shell 80 in the radial direction center side than the side portion 80b of the bottom shell 80. Projected.
  • the oil sump portion 76 is recessed at the position of the inner bottom portion 2a on the back side of the gripping portion 86 so as to be substantially similar to the outer shape of the gripping portion 86. That is, the bottom shell 80 is formed from the side portion 80b to the outer top portion 80c with substantially the same thickness as the side portion 80b.
  • a base plate 88 for stably mounting the compressor 1 is attached around the gripping portion 86 of the outer top portion 80c. By attaching anti-vibration rubber (not shown) to the lower surface of the base plate 88, the compressor 1 can be fixed while suppressing vibration during operation.
  • the pedestal portion 90 includes the stator 8 and A frame 36 that supports the cylinder block 16 is fixed.
  • the present invention is not limited to this, and a support structure in which the stator 8 and the cylinder block 16 are directly fixed to the pedestal portion 90 and the frame 36 is not required in the sealed container 2 may be employed.
  • the gripping portion 86, the oil sump portion 76, and the pedestal portion 90 formed on the bottom shell 80 are all formed at the same time when the bottom shell 80 is forged.
  • the hermetic container 2 is composed of two shells 78 and 80, and at least the top shell 78 can be thinned by press molding. 1 can be reduced in weight and size. Moreover, since it is not casting, it is hard to generate
  • the top shell 78 can be press-molded at a depth that matches the length of the electric motor 4 in the longitudinal direction, and the bottom shell 80 can be forged at a diameter that matches the length of the compression mechanism 6 in the longitudinal direction. can do.
  • the top shell 78 having a relatively deep bottom which requires a depth as compared with the bottom shell 80 can be easily manufactured by reducing the thickness along the outer shape of the electric motor 4 by press molding.
  • the bottom shell 80 that is a relatively shallow bottom that does not require a depth as compared with the top shell 78 can be easily manufactured by thinning along the outer shape of the compression mechanism 6 by forging. Therefore, it is possible to reliably realize the weight reduction and size reduction of the hermetic container 2, and hence the compressor 1, and further reduce the dead space in the hermetic container 2 and promote further size reduction of the compressor 1. Can do.
  • the gripping portion 86 is formed on the side portion 80b of the bottom shell 80, the waste of the bottom shell 80 from the side portion 80b to the outer top portion 80c is reduced, and the bottom shell 80 is further thinned. Since it can achieve, further weight reduction and size reduction of the airtight container 2 and by extension, the compressor 1 can be implement
  • the lubricating oil can be stored in the inner bottom portion 2a with a predetermined oil surface height, so that the lubricating oil collected in the inner bottom portion 2a is small.
  • lubricating oil can be smoothly supplied from the lubricating mechanism including the oil pipe 72, the oil passage 70, and the like to the sliding portions of the electric motor 4 and the compression mechanism 6, and can be efficiently circulated in the sealed container 2. it can.
  • the support can be easily performed without requiring another member such as the frame 36.
  • the electric motor 4 and the compression mechanism 6 can be fixed.
  • the gripping portion 86, the oil sump portion 76, and the pedestal portion 90 are all formed at the same time when the bottom shell 80 is forged, these portions can be easily formed without requiring separate members or processing. Therefore, the productivity of the compressor 1 can be improved.
  • the top shell 78 is formed by press molding and the bottom shell 80 is formed by forging.
  • the shells 78 and 80 are formed. It is not limited to this as long as the thickness can be reduced and the airtight container 2 and thus the compressor 1 can be reduced in weight and size.
  • the top shell 78 may be formed by forging and the bottom shell 80 may be formed by press molding. good.
  • the working fluid of the compressor 1 of the present embodiment is a carbon dioxide refrigerant, it is not limited to this.
  • the working fluid is carbon dioxide refrigerant
  • the pressure of the working fluid discharged from the compression mechanism 6 becomes high to the supercritical state, and the pressure acting in the sealed container 2 may be high.
  • the closed container 2 is made thick.
  • the above configuration is preferable because it can effectively promote the weight reduction and size reduction of the hermetic container 2 and thus the compressor 1.
  • the present Example demonstrates the positive displacement compressor 1, this invention is applicable to general sealed fluid machines, such as a scroll compressor and an expander, These fluid machines are other than a vending machine. Of course, it can be used as a component device of the refrigeration cycle incorporated in the.
  • Compressor (fluid machine) 2 Sealed container 2a Inner bottom 4 Electric motor (drive unit) 6 Compression mechanism (driven unit) 70 oil passage (lubrication mechanism) 72 Oil pipe (Lubrication mechanism) 76 Oil reservoir 78 Top shell (first shell) 80 Bottom shell (second shell) 80b Side part 80c Outer top part 86 Grasping part 90 Base part

Abstract

【課題】製造コストを低減しつつ、軽量化及び小型化を実現することができる流体機械を提供する。 【解決手段】密閉容器(2)内に、駆動ユニット(4)と、駆動ユニット(4)の駆動力が伝達される被駆動ユニット(6)とが収容される流体機械(1)であって、密閉容器(2)は、駆動ユニット(4)側を覆う第１シェル(78)と、第１シェル(78)に接合され、被駆動ユニット(6)側を覆う第２シェル(80)とからなり、第１シェル(78)と第２シェル(80)とは異なる加工方法で成型される。

Description

流体機械
　本発明は流体機械に関し、詳しくは二酸化炭素冷媒を圧縮する密閉型の往復動圧縮機に好適な流体機械に関する。
　この種の流体機械には、密閉容器内に、電動モータと、電動モータから伝達される駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構とが収容された密閉型圧縮機が知られている。
　特許文献１には、鋼管から形成される筒状のセンターシェルと、何れも鋳造成型され、センターシェルの両開口端部にそれぞれ溶接されるカップ状のトップシェル、ボトムシェルとの３部材から構成される密閉容器が開示されている。
　また、特許文献２には、何れもプレス成型されるトップシェル、ボトムシェルの２部材から構成される密閉容器が開示され、特許文献３には、何れも鍛造成型されるトップシェル、ボトムシェルの２部材から構成される密閉容器が開示されている。
特開２００６－１７７２８５号公報 特公昭５８－１９８６９号公報 特開２００４－２８５９２７号公報
　上記密閉容器を構成する各シェル同士は溶接で接合されるものの、上記特許文献１に記載の密閉容器の場合には、トップシェル及びボトムシェルが鋳造成型され、鋳物には一般にカーボンが多く含まれることから、各シェル同士の溶接は技術的に難しいため、溶接不良が発生するおそれがある。
　また、センターシェルである鋼管は材料コストが高く、更に、密閉容器が３部材から構成されることから、溶接箇所は少なくとも２箇所以上となって密閉容器の組立工数を要し、これらにより密閉容器、ひいては圧縮機の製造コストが増大するとの問題もある。
　そこで、上記特許文献２及び３に記載の密閉容器のように、密閉容器を２つのシェルから構成すれば、溶接箇所が少なくなり、密閉容器の組立工数も減らせ、密閉容器の製造コストを低減することができ、更に各シェルをプレス成型または鍛造成型すれば、上述したような溶接不良を改善できるとも考えられる。
　しかしながら、各シェルをプレス成型した場合には、シェル形状をドーム形などの単純形状にしか成型できないため、電動モータや圧縮機構などを固定する箇所を各シェルに追加加工しなければならず、密閉容器の製造コストの増大は避けられない。
　一方、各シェルを鍛造成型した場合には、シェル形状を必要に応じて複雑な形状に成型可能であるものの、各シェルをプレス成型した場合に比して、各シェルの肉厚、ひいては重量が増大する傾向にあり、密閉容器、ひいては流体機械の軽量化及び小型化を実現することができないとの問題がある。
　本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは製造コストを低減しつつ、軽量化及び小型化を実現することができる流体機械を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明の流体機械は、密閉容器内に、駆動ユニットと、駆動ユニットの駆動力が伝達される被駆動ユニットとが収容される流体機械であって、密閉容器は、駆動ユニット側を覆う第１シェルと、第１シェルに接合され、被駆動ユニット側を覆う第２シェルとからなり、第１シェルと第２シェルとは異なる加工方法で成型されることを特徴としている（請求項１）。
　具体的には、第１シェルは鍛造成型され、前記第２シェルはプレス成型され（請求項２）、または、第１シェルはプレス成型され、第２シェルは鍛造成型される（請求項３）。
　また、駆動ユニットは、その長手方向が第１シェルの深さ方向に収容され、被駆動ユニットは、その長手方向が第２シェルの径方向に収容される（請求項４）。
　また、第２シェルは第２シェルの鍛造成型に際して把持される把持部を有し、把持部は第２シェルの側部よりも径方向中心側の第２シェルの外頂部に凸設される（請求項５）。
　更に、第２シェルの内底部に貯留される潤滑油を駆動ユニット及び被駆動ユニットの各摺動部に供給する潤滑機構を備え、第２シェルは、把持部の背面側の内底部の位置に、把持部の外形と略相似形をなして凹設される油溜め部を有する（請求項６）。
　更にまた、第２シェルは、駆動ユニット及び被駆動ユニットが固定される台座部を有する（請求項７）。
　また、把持部、油溜め部、及び台座部は、何れも第２シェルの鍛造成型に際し一括して形成される（請求項８）。
　更に、密閉容器内には、被駆動ユニットに吸入され、被駆動ユニットから吐出される作動流体の圧力が作用し、作動流体は二酸化炭素冷媒である（請求項９）。
　請求項１記載の本発明の流体機械によれば、密閉容器を２つのシェルから構成し、プレス成型により少なくとも第１シェルまたは第２シェルの何れか一方の薄肉化を図ることができるため、密閉容器、ひいては流体機械の軽量化及び小型化を実現することができる。
　具体的には、請求項２記載の本発明によれば、プレス成型により少なくとも第２シェルの薄肉化を図ることができ、一方、請求項３記載の本発明によれば、プレス成型により少なくとも第１シェルの薄肉化を図ることができ、また、何れの場合であっても、鋳造成型でないことから各シェルを溶接して接合したときの溶接不良が発生し難く、密閉容器の溶接強度を高めることができる。
　請求項４記載の発明によれば、第１シェルを駆動ユニットの長手方向の長さに合わせた深さでプレス成型することができ、また、第２シェルを被駆動ユニットの長手方向の長さに合わせた径で鍛造成型することができる。これにより、第２シェルに比して深さを要する比較的深底となる第１シェルをプレス成型により駆動ユニットの外形に沿って薄肉化を図りつつ容易に製造することができる。
　また、第１シェルに比して深さを要しない比較的浅底となる第２シェルを鍛造成型により被駆動ユニットの外形に沿って薄肉化を図りつつ容易に製造することができるため、密閉容器、ひいては流体機械の軽量化及び小型化を確実に実現することができ、更には密閉容器内のデッドスペースを削減して流体機械の更なる小型化を促進することができる。
　請求項５記載の発明によれば、把持部を第２シェルの側部に形成した場合に比して、第２シェルの側部から外頂部にかけての無駄肉を削減し、第２シェルの更なる薄肉化を図ることができるため、密閉容器、ひいては流体機械の更なる軽量化及び小型化を実現することができる。
　請求項６記載の発明によれば、把持部を利用して第２シェルの薄肉化を図りつつ、オイルパンなどの別部材を要することなく、容易にして内底部に油溜め部を形成することができる。また、内底部に油溜め部を形成することにより、潤滑油を所定の油面高さをもって内底部に貯留することができるため、内底部に溜まる潤滑油が少量の場合であっても、潤滑機構から各摺動部に潤滑油を円滑に供給し、密閉容器内で効率良く循環させることができる。
　請求項７記載の発明によれば、フレームなどの別部材を要しなくとも、容易にして駆動ユニット及び被駆動ユニットを固定することができる。
　請求項８記載の発明によれば、別部材や別途加工を要することなく容易にして把持部、油溜め部、台座部を形成することができ、流体機械の生産性を向上することができる。
　請求項９記載の発明によれば、作動流体を二酸化炭素冷媒とすると、被駆動ユニットから吐出される作動流体の圧力は高圧となり、密閉容器内に作用する圧力も高圧となるおそれがあるため、通常は安全上、密閉容器の重厚化は避けられないものの、上記構成によれば、密閉容器、ひいては流体機械の軽量化及び小型化を効果的に促進することができて好ましい。
第１実施例の圧縮機の縦断面図である。 図１の圧縮機構の要部拡大図である。 図１の圧縮機の密閉容器を示した外形図である。 図３のボトムシェルを上方からみた斜視図である。
　図１～図４は第１実施例の流体機械としての圧縮機１を示す。
　圧縮機１は、密閉型の往復動圧縮機であり、詳しくはレシプロ圧縮機やピストン圧縮機と称される容積式圧縮機に分類され、例えば自動販売機に組み込まれた図示しない冷凍サイクルの構成機器として使用される。
　冷凍サイクルは、圧縮機１の作動流体としての冷媒が循環する経路を備え、冷媒には例えば非可燃性の自然冷媒である二酸化炭素冷媒が用いられる。
　図１に示されるように、圧縮機１は密閉容器２を備え、密閉容器２内には、電動モータ（駆動ユニット）４と、電動モータ４の駆動力が伝達される圧縮機構（被駆動ユニット）６とが収容されている。
　電動モータ４は、給電により磁界を発生するステータ８と、ステータ８で発生した磁界により回転するロータ１０とから構成され、ロータ１０はステータ８の内側の同軸上に配置され、後述するクランクシャフト１４の主軸部２４に焼き嵌め固定されている。ステータ８には密閉容器２に固定された電装部１２、及び図示しないリード線を介して圧縮機１外から給電される。
　圧縮機構６は、クランクシャフト１４、シリンダブロック１６、ピストン１８、コネクティングロッド２０などから構成され、クランクシャフト１４は偏心軸部２２と主軸部２４とから構成される。
　図２に示されるように、シリンダブロック１６には、シリンダボア２６が一体に形成され、シリンダボア２６の開口を閉じるように、シリンダブロック１６側から順にシリンダガスケット２８、後述する吸入バルブ５０、バルブプレート３０、ヘッドガスケット３２、シリンダヘッド３４がボルトによって押圧固定されている。
　図１に示されるように、シリンダブロック１６にはステータ８がフレーム３６を介してボルト固定され、フレーム３６は密閉容器２に固定されている。
　詳しくは、電動モータ４及び圧縮機構６はフレーム３６の下部の台座部３８にて支持され、フレーム３６は台座部３８にて密閉容器２に固定されている。一方、フレーム３６の上部の円筒部４０においては、その内周面４０ａに主軸部２４の軸受４２が配置され、円筒部４０の上端面４０ｂにはロータ１０のスラスト荷重を受けるスラストレース（ベアリング）またはスラストワッシャなどの軸受４４が配置されている。
　図２に示されるように、バルブプレート３０は冷媒の吸入孔４６と吐出孔４８とを備え、吸入孔４６、吐出孔４８は何れもリードバルブである吸入バルブ５０、吐出バルブ５２によってそれぞれ開閉される。
　シリンダヘッド３４は冷媒の吸入室５４、吐出室５６を備え、ピストン１８の圧縮行程において吐出バルブ５２が開くことにより、吐出室５６は吐出孔４８を介してシリンダボア２６と連通する。一方、ピストン１８の吸入行程において吸入バルブ５０が開くことにより、吸入室５４は吸入孔４６を介してシリンダボア２６と連通する。
　密閉容器２には、吸入パイプ５８と吐出パイプ６０とが固定され、吸入及び吐出パイプ５８，６０の一端はシリンダヘッド３４の吸入室５４と吐出室５６とにそれぞれ接続されている。吸入及び吐出パイプ５８，６０の他端は、図示しない吸入マフラ、吐出マフラを介して冷凍サイクルに接続され、これらマフラは圧縮機１と冷凍サイクルとの間を流れる冷媒の脈動及び騒音を低減している。
　コネクティングロッド２０には、一端にクランクシャフト１４の偏心軸部２２が回転自在に連結される大端部６２が設けられ、他端にピストン１８が往復動自在に連結される小端部６４が設けられている。小端部６４はピストン１８にピストンピン６６にて連結され、ピストンピン６６は固定ピン６８によってピストン１８からの抜け止め措置が施されている。
　この状態においてクランクシャフト１４が回転すると、コネクティングロッド２０がピストンピン６６を支点とし偏心軸部２２の偏心回転と連動して揺動運動し、コネクティングロッド２０の揺動運動に連動してピストン１８がシリンダボア２６内を往復運動する。
　密閉容器２内には冷媒の主として吐出圧力が作用し、密閉容器２の内底部２ａには、軸受４２，４４といった、電動モータ４及び圧縮機構６の各摺動部を潤滑する潤滑油が少量貯留される。
　クランクシャフト１４内には偏心軸部２２の下端面２２ａの略軸心位置から主軸部２４の中途にかけて油路（潤滑機構）７０が穿孔されている。油路７０の上部は主軸部２４の外周面２４ａから開口され、油路７０の下部にはオイルパイプ（潤滑機構）７２が接続されている。オイルパイプ７２はその先端側に偏心軸部２２の略軸心から主軸部２４の軸心に近づく方向に傾斜した傾斜部７４を有し、オイルパイプ７２の傾斜部７４の先端は密閉容器２内の内底部２ａに形成された断面視凹状の油溜め部７６まで延設されている。
　油溜め部７６は、例えば２００ｃｃ程度の少量の潤滑油がオイルパイプ７４の先端位置以上の油面高さとなるように貯留可能な大きさ及び深さを有して形成される。クランクシャフト１４の回転に伴って偏心軸部２２とともにオイルパイプ７２が偏心回転すると、オイルパイプ７２内の傾斜部７４における潤滑油に外側斜め上方向に遠心力が作用し、この遠心力によって潤滑油は油溜め部７６から油路７４に汲み上げられる。
　以下、圧縮機１の動作及び作用について説明する。
　圧縮機１では、ステータ８に給電することによって主軸部２４に固定されたロータ１０が回転され、ひいてはクランクシャフト１４が回転され、コネクティングロッド２０を介しピストン１８がシリンダボア２６内で往復運動する。そして、このピストン１８の往復運動により、冷凍サイクルからシリンダボア２６へ冷媒が吸入され、この冷媒はシリンダボア２６で圧縮され、更に冷凍サイクルへ吐出される。
　詳しくは、ピストン１８がシリンダボア２６の容積を減少する方向に動作し、シリンダボア２６内の冷媒が圧縮され、シリンダボア２６内の圧力が冷媒の吐出圧力を超えると、シリンダボア２６内の圧力と吐出室５６内の圧力との差により吐出バルブ５２が開く。そして、圧縮された冷媒は、吐出孔４８を経て吐出室５６に導かれ、吐出パイプ６０を経て冷凍サイクルに吐出される。
　次に、ピストン１８の動作が上死点からシリンダボア２６内の容積が増加する方向に転じると、シリンダボア２６内の圧力は低下する。シリンダボア２６内の圧力が低下すると、シリンダボア２６内の圧力と吐出室５６内の圧力との差に応じて吐出バルブ５２は閉じる。
　シリンダボア２６内の圧力が冷媒の吸入圧力以下になると、シリンダボア２６内の圧力と吸入室５４内の圧力との差に応じて吸入バルブ５０が開く。そして、冷凍サイクルの冷媒は、吸入パイプ５８を経て吸入室５４に導かれ、吸入孔４６を経てシリンダボア２６内に吸入される。
　次に、ピストン１８の動作が下死点からシリンダボア２６内の容積が減少する方向に転じると、シリンダボア２６内の冷媒が再び圧縮される。このようにして、冷凍サイクルからのシリンダボア２６への冷媒の吸入、シリンダボア２６での冷媒の圧縮、冷凍サイクルへの冷媒の吐出という一連のプロセスが繰り返される。
　上述した圧縮機１の動作に伴って油溜め部７６から油路７０に汲み上げられた潤滑油は、油路７０から流出され、偏心軸部２２側に流下し、大端部６２近傍を潤滑し、更に遠心力によってピストン１８に向けて飛散され、ピストン１８のスカート部１８ａ近傍を潤滑する。
　一方、油路７０から流出された潤滑油の一部は、遠心力によってクランクシャフト１４に形成された図示しない外周溝に沿って上昇しながら、クランクシャフト１４とフレーム３６との間に油膜を形成し、軸受４２を潤滑し、クランクシャフト１４の上端側へ移動する。そして、潤滑油は、円筒部４０の上端面４０ｂに達して軸受４４を潤滑した後、重力によって油溜め部７６まで流下する。これに対し、軸受４４を通過し切れない潤滑油は、そのままロータ１０の内壁面１０ａをロータ１０の上端まで上昇し、ロータ１０の回転による遠心力で飛散されてステータ８を冷却した後、重力によって油溜め部７６まで流下する。
　ピストン１８のスカート部１８ａ近傍を潤滑する際にシリンダボア２６内に吸入されたオイルミストは、ピストン１８とシリンダブロック１６との間隙に、シリンダボア２６から漏出した冷媒ガスとともに入り込んでピストン１８のシールと潤滑を行う。この際に吸入室５４の壁面５４ａに付着した潤滑油は重力によって油溜め部７６まで流下する。このようにして油溜め部７６まで流下した潤滑油は、オイルパイプ７２から再び汲み上げられ、上述したように電動モータ４及び圧縮機構６の各摺動部の潤滑やシールに寄与しながら密閉容器２内を循環する。
　ところで、本実施例では、図３にも示されるように、密閉容器２は電動モータ４側を覆うトップシェル（第１シェル）７８と、圧縮機構６側を覆うボトムシェル（第２シェル）８０との２つのシェルから構成されたシェル構造をなしている。クランクシャフト１４とコネクティングロッド２０とは密閉容器２内において略直交する位置関係にあるため、電動モータ４は、その長手方向がトップシェル７８の深さ方向に収容され、トップシェル７８はボトムシェル８０に比して深底形状をなしている。一方、圧縮機構６は、その長手方向がボトムシェル８０の径方向に収容され、ボトムシェル８０はトップシェル７８に比して浅底形状をなしている。
　各シェル７８、８０は、それぞれの開口端部７８ａ，８０ａに突出したルートエッジを有し、各ルートエッジを互いに突き合わせることにより開先部８２を形成する。各シェル７８、８０は、開先部８２の全周に連続したビード形状の溶接部８４を１回の溶接作業で形成して接合され、即ち１回の溶接作業で形成された１箇所の突き合わせ溶接継ぎ手で接合される。
　トップシェル７８は、ＳＰＣＣ、ＳＰＨＥなどの軟質鋼をプレス成型にて深絞り加工してドーム状の単純形状に形成されている。トップシェル７８の厚みは、最薄箇所で６．８ｍｍ程度、厚い箇所でも７ｍｍ程度に極力薄く形成され、絞りによる加工硬化により密閉容器２内に作用する冷媒の高圧に対する耐圧強度が確保されている。
　一方、ボトムシェル８０は、Ｓ２０Ｃ、Ｓ２５Ｃなどの軟質鋼を鍛造成型にて８．５ｍｍ程度の厚さに極力薄く形成され、トップシェル７８と同様に高圧冷媒に対する耐圧強度が確保されている。
　また、ボトムシェル８０は、ボトムシェル８０の鍛造成型に際して把持される把持部８６を有し、把持部８６はボトムシェル８０の側部８０ｂよりも径方向中心側のボトムシェル８０の外頂部８０ｃに凸設される。油溜め部７６は、この把持部８６の背面側の内底部２ａの位置に、把持部８６の外形と略相似形をなして凹設される。即ち、ボトムシェル８０は側部８０ｂから外頂部８０ｃにかけて側部８０ｂと略同一の肉厚で形成されている。
　外頂部８０ｃの把持部８６の周囲には、圧縮機１を安定して載置するためのベースプレート８８が取り付けられている。ベースプレート８８の下面に図示しない防振ゴムなどを取り付けることにより、動作中の振動を抑制しつつ圧縮機１を固定可能である。
　ボトムシェル８０の開口端部８０ａには、ボトムシェル８０の径方向中心側に波状に膨出して形成された台座部９０が４つ形成され、台座部９０には、図１に示すステータ８及びシリンダブロック１６を支持するフレーム３６が固定される。図示はしないが、これに限らず、台座部９０にステータ８及びシリンダブロック１６を直接に固定し、密閉容器２内にフレーム３６を要しない支持構造を採用しても良い。
　このようにボトムシェル８０に形成される把持部８６、油溜め部７６、及び台座部９０は、何れもボトムシェル８０の鍛造成型に際し一括して形成される。
　上述した第１実施例の圧縮機１は、密閉容器２を２つのシェル７８，８０から構成し、プレス成型により少なくともトップシェル７８の薄肉化を図ることができるため、密閉容器２、ひいては圧縮機１の軽量化及び小型化を実現することができる。
　また、鋳造成型でないことから各シェル７８，８０を溶接して接合したときの溶接不良が発生し難く、密閉容器２の溶接強度を高めることができる。
　また、トップシェル７８を電動モータ４の長手方向の長さに合わせた深さでプレス成型することができ、また、ボトムシェル８０を圧縮機構６の長手方向の長さに合わせた径で鍛造成型することができる。これにより、ボトムシェル８０に比して深さを要する比較的深底となるトップシェル７８をプレス成型により電動モータ４の外形に沿って薄肉化を図りつつ容易に製造することができる。
　また、トップシェル７８に比して深さを要しない比較的浅底となるボトムシェル８０を鍛造成型により圧縮機構６の外形に沿って薄肉化を図りつつ容易に製造することができる。従って、密閉容器２、ひいては圧縮機１の軽量化及び小型化を確実に実現することができ、更には密閉容器２内のデッドスペースを削減して圧縮機１の更なる小型化を促進することができる。
　更に、把持部８６をボトムシェル８０の側部８０ｂに形成した場合に比して、側部８０ｂから外頂部８０ｃにかけてのボトムシェル８０の無駄肉を削減し、ボトムシェル８０の更なる薄肉化を図ることができるため、密閉容器２、ひいては圧縮機１の更なる軽量化及び小型化を実現することができる。
　更にまた、把持部８６を利用してボトムシェル８０の薄肉化を図りつつ、オイルパンなどの別部材を要することなく、容易にして内底部２ａに油溜め部７６を形成することができる。また、内底部２ａに油溜め部７６を形成することにより、潤滑油を所定の油面高さをもって内底部２ａに貯留することができるため、内底部２ａに溜まる潤滑油が少量の場合であっても、オイルパイプ７２，油路７０などから構成される潤滑機構から電動モータ４及び圧縮機構６の各摺動部に潤滑油を円滑に供給し、密閉容器２内で効率良く循環させることができる。
　また、台座部９０にステータ８及びシリンダブロック１６を直接に固定し、密閉容器２内にフレーム３６を要しない支持構造を採用した場合には、フレーム３６などの別部材を要することなく容易にして電動モータ４及び圧縮機構６を固定することができる。
　更に、把持部８６、油溜め部７６、及び台座部９０は、何れもボトムシェル８０の鍛造成型に際し一括して形成されるため、別部材や別途加工を要することなく容易にしてこれらの部位を形成することができ、圧縮機１の生産性を向上することができる。
　本発明は上述の実施例に制約されるものではなく、更に種々の変形が可能である。
　具体的には、本実施例では、トップシェル７８はプレス成型、ボトムシェル８０は鍛造成型で形成されるが、各シェル７８，８０を異なる加工方法で成型することによって、各シェル７８，８０の薄肉化を図り、密閉容器２、ひいては圧縮機１の軽量化及び小型化を実現できるのであればこれに限定されず、例えばトップシェル７８を鍛造成型、ボトムシェル８０をプレス成型で形成しても良い。
　また、本実施例の圧縮機１の作動流体は二酸化炭素冷媒としているが、これに限定されない。しかし、作動流体を二酸化炭素冷媒とした場合には、圧縮機構６から吐出される作動流体の圧力は超臨界状態まで高圧となり、密閉容器２内に作用する圧力も高圧となるおそれがあるため、通常は安全上、密閉容器２の重厚化は避けられない。しかし、上記構成によれば、密閉容器２、ひいては圧縮機１の軽量化及び小型化を効果的に促進することができて好ましい。
　更に、本実施例は容積式の圧縮機１について説明しているが、本発明はスクロール圧縮機や膨張機などの密閉型流体機械全般に適用可能であり、これらの流体機械を自動販売機以外に組み込まれた冷凍サイクルの構成機器として使用できることは勿論である。
　　１　　圧縮機（流体機械）
　　２　　密閉容器
　２a　　内底部
　　４　　電動モータ（駆動ユニット）
　　６　　圧縮機構（被駆動ユニット）
　７０　　油路（潤滑機構）
　７２　　オイルパイプ（潤滑機構）
　７６　　油溜め部
　７８　　トップシェル（第１シェル）
　８０　　ボトムシェル（第２シェル）
８０ｂ　　側部
８０ｃ　　外頂部
　８６　　把持部
　９０　　台座部

Claims (9)

  1. 　密閉容器内に、駆動ユニットと、前記駆動ユニットの駆動力が伝達される被駆動ユニットとが収容される流体機械であって、　前記密閉容器は、前記駆動ユニット側を覆う第１シェルと、前記第１シェルに接合され、前記被駆動ユニット側を覆う第２シェルとからなり、
    　前記第１シェルと前記第２シェルとは異なる加工方法で成型されることを特徴とする流体機械。
  2. 　前記第１シェルは鍛造成型され、前記第２シェルはプレス成型されることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
  3. 　前記第１シェルはプレス成型され、前記第２シェルは鍛造成型されることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
  4. 　前記駆動ユニットは、その長手方向が前記第１シェルの深さ方向に収容され、前記被駆動ユニットは、その長手方向が前記第２シェルの径方向に収容されることを特徴とする請求項３に記載の流体機械。
  5. 　前記第２シェルは、前記第２シェルの鍛造成型に際して把持される把持部を有し、前記把持部は前記第２シェルの側部よりも径方向中心側の前記第２シェルの外頂部に凸設されることを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
  6. 　前記第２シェルの内底部に貯留される潤滑油を前記駆動ユニット及び前記被駆動ユニットの各摺動部に供給する潤滑機構を備え、前記第２シェルは、前記把持部の背面側の前記内底部の位置に、前記把持部の外形と略相似形をなして凹設される油溜め部を有することを特徴とする請求項５に記載の流体機械。
  7. 　前記第２シェルは、前記駆動ユニット及び前記被駆動ユニットが固定される台座部を有することを特徴とする請求項６に記載の流体機械。
  8. 　前記把持部、前記油溜め部、及び前記台座部は、何れも前記第２シェルの鍛造成型に際し一括して形成されることを特徴とする請求項７に記載の流体機械。
  9. 　前記密閉容器内には、前記被駆動ユニットに吸入され、前記被駆動ユニットから吐出される作動流体の圧力が作用し、前記作動流体は二酸化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の流体機械。
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