WO2011093053A1 - 流体機械 - Google Patents

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WO2011093053A1
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welding
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憲幸 小林
瞳 柴田
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    • Y10S418/00—Rotary expansible chamber devices
    • Y10S418/01—Non-working fluid separation

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.
  • a hermetic compressor As this type of fluid machine, a hermetic compressor is known in which an electric motor and a compression mechanism that compresses a refrigerant by a driving force transmitted from the electric motor are housed in a hermetic container.
  • the hermetic container described in Patent Document 1 is composed of three members: a cylindrical center shell, and a cup-shaped top shell and a bottom shell that are welded to both opening ends of the center shell. The molten metal is welded and joined while applying an acting force in the welding progress direction.
  • 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. There is a problem that increases. Therefore, it is considered that if the sealed container is composed of only two members, a top shell and a bottom shell, the number of welding points is reduced, the number of assembling steps for the sealed container can be reduced, and the manufacturing cost of the sealed container can be reduced.
  • the above prior art welding method is a method premised on the case where a cup-shaped top shell and a bottom shell are welded to a cylindrical center shell, and when the sealed container is configured with a cup-shaped two-body shell structure, Due to the absence of the center shell, it is impossible to effectively release the welding heat, it is difficult to tolerate the thermal deformation of each shell due to the welding heat, and a crack is generated in the molten part of each shell after welding. For this reason, the throat thickness of the welded part cannot be secured sufficiently, or an unwelded part of the welded part occurs, and stress concentration due to force or moment occurs at this part, which may cause fatigue failure of the sealed container. is there.
  • the present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid machine that can increase the welding strength and improve the reliability while reducing the 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 abutting the respective opening end portions.
  • the groove portion is welded all around to form a welded portion, and the welded portion is spaced apart from the seal portion that is in contact with each other at each opening end portion with a predetermined space ( Claim 1).
  • the space is formed by a root edge portion that forms a groove portion, a recessed portion recessed inward of each opening end portion, and a seal portion (claim 2).
  • the seal portions are brought into contact with each other at an inclined surface inclined with respect to the abutting direction of the opening end portions (claim 3). Further, the seal portions are in contact with each other on a plurality of different surfaces (claim 4).
  • the root portion which is the boundary between each concave portion and the welded portion, is formed such that the wall surface of each concave portion and the inner end portion of the welded portion form an acute angle. Furthermore, the space has a substantially heart shape in sectional view. 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 7).
  • the sealed container can be assembled in one man-hour, and the manufacturing cost of the sealed container and the compressor can be reduced.
  • the stress concentration on the welded part is alleviated, so the occurrence of cracks is suppressed, and further, spatter and sparks scattered during welding are prevented from entering the sealed container, and The throat thickness of the welded portion can be ensured and the welding strength can be increased while preventing the welded portion from reaching the sealed container, so that the reliability of the fluid machine can be improved.
  • the seal portions are brought into contact with each other on the inclined surface, assembly errors in both directions of the butting direction of the shells and the radial direction of the shells, which are perpendicular to each other, are allowable.
  • the shells can be easily positioned and assembled without strictly managing the dimensional accuracy of the shells.
  • Spatters and sparks during welding tend to scatter toward the radial center of each shell, but spatters and sparks during welding penetrate into the sealed container by contacting the seals with each other on the slope. This can be effectively prevented.
  • spatter and sparks during welding tend to scatter toward the center in the radial direction of each shell, but by bringing each seal portion into contact with each other on a plurality of different surfaces, Therefore, it is possible to more reliably prevent spatter and sparks during welding from entering the sealed container.
  • the root portion is formed such that the wall surface and the inner end portion of each recess form an acute angle, so that the wall surface of each recess after welding and the weld portion are at a gentle angle. Since it continues smoothly, stress concentration and, therefore, cracks caused by the stress are hardly generated at the boundary between the welded portion and the base material that is each shell, and the weld strength of the welded portion can be further increased.
  • the space has a substantially heart shape in cross section, so that the wall surface of each recess after welding and the welded portion are smoothly continuous at a loose angle, and the inner end of the welded portion Since each seal part can be separated as much as possible, the weld strength of the welded part can be increased while effectively preventing spatter and sparks from entering the sealed container.
  • the pressure of the working fluid discharged from the driven unit is increased to a supercritical state, and the pressure acting on the sealed container may be increased. Therefore, for safety reasons, it is usually unavoidable to make the sealed container thick, and a high weld strength is required for the welded portion between the shells.
  • the above configuration is preferable because the weld strength of the welded portion can be increased, and the reliability of the fluid machine can be improved.
  • FIG. 5 is another modification of the weld joint of FIG. 4.
  • FIG. 5 is another modification of the weld joint of FIG. 4.
  • 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 that covers the electric motor 4 side, and a bottom shell (second shell) 80 that covers 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.
  • 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.
  • Each shell 78, 80 forms a V-shaped groove portion 82 by abutting the respective open end portions 78a, 80a with each other.
  • a bead-shaped weld 84 that is continuous around the entire circumference of the groove 82 is formed by one mag welding (CO2 gas arc welding) and joined. That is, the shells 78 and 80 are joined by one butt weld joint 86 formed by one welding operation.
  • the opening end portions 78a and 80a are recessed inwardly at the root edge portions 88 and 90 forming the groove portions 82 and the side portions 78b and 80b of the shells 78 and 80, respectively.
  • the concave portions 92 and 94 and seal portions 96 and 98 that are in contact with each other are formed successively in order from the outer peripheral surfaces 78c and 80c of the side portions 78b and 80b of the shells 78 and 80, respectively.
  • Each root edge part 88,90, each recessed part 92,94, and each seal part 96,98 form the space 100 in which the inner end part 84a of the welding part 84 was located.
  • the inner end portion 84 a is mainly composed of a molten metal obtained by melting the base material that is the shells 78 and 80 of the welded portion 84, and the molten metal reaches the seal portions 96 and 98 due to the presence of the space 100.
  • the throat thickness L of the welded portion 84 for satisfying the pressure resistance performance as the sealed container 2 is secured, and after welding, the space 100 has the root edge portions 88 and 90, the concave portions 92 and 94, and the seals. Sealed by the portions 96 and 98 and the welded portion 84.
  • the seal portions 96 and 98 are in contact with each other at inclined surfaces 96a and 98a inclined with respect to the abutting direction of the open end portions 78a and 80a.
  • the inclined surfaces 96a and 98a are in contact with each other at a position above the groove portion 82 in a state where the space 100 is formed, and on the bottom shell 80 side, the inclined surface 98a is formed so that the seal portion 98 is convex. ing.
  • the reason that the contact at each of the inclined surfaces 96a and 98a is possible is that the side portion 80b of the bottom shell 80 is slightly thicker than the side portion 78b of the top shell 78.
  • the root portions 102 and 104 which are the boundaries between the concave portions 92 and 94 and the welded portion 84 are formed so that the wall surfaces 92a and 94a of the concave portions 92 and 94 and the inner end portion 84a of the welded portion 84 form an acute angle.
  • the space 100 is formed in a substantially heart shape in sectional view.
  • the two shells 78 and 80 are formed by one welding operation by welding the entire circumference of the groove portion 82 to form the weld portion 84. Since the sealed container 2 can be configured by joining with the butt weld joint 86, the assembly of the sealed container 2 can be performed in one man-hour, and the manufacturing cost of the sealed container 2 and thus the compressor 1 can be reduced. it can.
  • the stress concentration at the joint between the welded portion 84 and the wall surface 92a is relaxed by forming the space 100, the occurrence of cracks is suppressed, and further, spatter and sparks scattered during welding are sealed.
  • Welding is performed by ensuring the throat thickness L of the welded portion 84 while preventing the welded portion 2 from penetrating into the container 2 and preventing the welded portion 2 from penetrating the side portions 78b and 80b to reach the sealed container 2. Since the strength can be increased, the reliability of the compressor 1 can be improved.
  • the seal portions 96, 98 are brought into contact with each other at the inclined surfaces 96a, 98a, so that the butt direction between the shells 78, 80 and the radial direction of the shells 78, 80 that are perpendicular to each other are assembled in both directions. Errors are acceptable. Therefore, the shells 78 and 80 can be easily positioned and assembled without strictly managing the dimensional accuracy of the shells 78 and 80.
  • the root portions 102 and 104 are formed so that the wall surfaces 92a and 94a of the concave portions 92 and 94 and the inner end portion 84a of the weld portion 84 form an acute angle, whereby the concave portions 92 and 94 of the welded portions 84 and 94 are formed.
  • the wall surfaces 92a, 94a and the welded portion 84 are smoothly continuous at a gentle angle, stress concentration and thus cracks caused by the stress hardly occur at the boundary between the welded portion 84 and the base metal that is each of the shells 78, 80.
  • the welding strength of the portion 84 can be further increased.
  • the space 100 has a substantially heart shape in cross section, so that the wall surfaces 92a, 94a of the respective recessed portions 92, 94 after welding and the welded portion 84 are smoothly continuous at a gentle angle, while the inner end portion of the welded portion 84 is formed. Since 84a and each seal part 96,98 can be separated as much as possible, the welding strength of the welding part 84 is improved, preventing the spatter
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the seal portions 96 and 98 are brought into contact with each other at the inclined surfaces 96a and 98a.
  • the contact with the inclined surfaces 96a and 98a is possible because the side portion 80b of the bottom shell 80 to be forged is slightly thicker than the side portion 78b of the top shell 78 to be press-formed. is there.
  • each shell 78,80 can be shape
  • the end surfaces of the seal portions 96 and 98 that are perpendicular to the abutting direction of the open end portions 78a and 80a. 96a1 and 98a1 may be formed, and these may be in contact with each other.
  • the respective opening end portions 78a, Side surfaces 96a2 and 98a2 parallel to the butting direction of 80a may be formed, and these may be brought into contact with each other.
  • the end surfaces 96a1 and 98a1 or the side surfaces 96a2 and 98a2 are formed, they are scattered during welding. It is possible to prevent spatter and sparks from entering the sealed container 2.
  • each seal portion has a stepped shape, and a plurality of different surfaces, specifically, slopes 96a and 98a. Further, the side surfaces 96a2 and 98a2 may be in contact with each other. In this case, since stepwise sealing is possible, it is further ensured that spatter and sparks during welding enter the sealed container. This is preferable because it can be prevented.
  • the space 100 has a heart shape. It is only necessary to form the space 100, which reduces stress concentration on at least the welded portion 84, suppresses the generation of cracks, and spatter and sparks scattered during welding enter the sealed container 2. Moreover, it can prevent that the welding part 84 penetrates the side parts 78b and 80b and it reaches the inside of the airtight container 2 can be prevented.
  • the electric motor 4 is arranged on the upper part of the sealed container 2 and the compression mechanism 6 is arranged on the lower part of the sealed container 2, but the electric motor 4 is arranged on the lower part of the sealed container 2 and compressed.
  • the mechanism 6 may be disposed on the top of the hermetic container 2.
  • the top shell 78 covers the compression mechanism 6 side
  • the bottom shell 80 covers the electric motor 4 side.
  • 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.
  • thickening of the sealed container 2 is unavoidable, and high weld strength is also required for the welded portion 84 between the shells 78 and 80.
  • the above configuration is preferable because the welding strength of the welded portion 84 can be increased, and the reliability of the compressor 1 can be improved.
  • 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, and these fluid machines are used as a vending machine. Needless to say, it can be used as a component device of a refrigeration cycle incorporated in the apparatus.

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Abstract

【課題】製造コストを低減しつつ、溶接強度を高め、信頼性を向上することができる流体機械を提供する。 【解決手段】第１及び第２シェル(78,80)は、これらの各開口端部(78a,80a)を突き合わせて形成される開先部(82)に全周溶接をして溶接部(84)を形成し、溶接部は、各開口端部にて互いに当接されるシール部(96,98)と所定の空間(100)を存して離間する。

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に記載の密閉容器は、筒状のセンターシェルと、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、各シェル同士は溶接部の溶融金属に溶接進行方向の作用力を与えながら溶接して接合される。
特開２００５－３４９４０４号公報
　上記従来技術の場合には、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がある。
　そこで、密閉容器をトップシェル、ボトムシェルの２部材のみから構成すれば、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ると考えられる。
　しかしながら、上記従来技術の溶接方法は、筒状のセンターシェルにカップ状のトップシェル、ボトムシェルを溶接する場合を前提とした方法であり、密閉容器をカップ状の２体シェル構造で構成すると、センターシェルがないことにより、溶接熱を効果的に逃がすことができず、溶接熱による各シェルの熱変形が許容し難く、溶接後に各シェルの溶融部に亀裂（クラック）が生じ、この亀裂が原因で、溶接部ののど厚が十分に確保できなかったり、或いは、溶接部の未溶着箇所が発生し、この箇所に力やモーメントによる応力集中が生じることにより、密閉容器が疲労破壊するおそれがある。
　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、溶接強度を高め、信頼性を向上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及び第２シェルは、これらの各開口端部を突き合わせて形成される開先部に全周溶接をして溶接部を形成し、溶接部は、各開口端部にて互いに当接されるシール部と所定の空間を存して離間することを特徴としている（請求項１）。
　具体的には、空間は、開先部を形成するルートエッジ部と、各開口端部の内方に凹まされた凹部と、シール部とから形成される（請求項２）。
　また、各シール部は、各開口端部の突き合わせ方向に対して傾斜した斜面で互いに当接される（請求項３）。
　更に、各シール部は、複数の異なる面で互いに当接される（請求項４）。
　更に、各凹部と溶接部との境目であるルート部は、各凹部の壁面と溶接部の内端部とが鋭角をなすようにして形成される（請求項５）。
　更にまた、空間は断面視略ハート形をなす（請求項６）。
　また、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７）。
　請求項１及び２に記載の本発明の流体機械によれば、開先部に全周溶接をして溶接部を形成することにより、２つのシェルを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して密閉容器を構成することができるため、密閉容器の組立を１工数で行うことができ、密閉容器、ひいては圧縮機の製造コストを低減することができる。
　また、空間を形成することにより、溶接部への応力集中が緩和されるため、亀裂の発生が抑制され、更に、溶接時に飛散するスパッタや火花が密閉容器内に侵入することを防止し、また、溶接部が密閉容器内にまで至ることを防止しながら、溶接部ののど厚を確保して溶接強度を高めることができるため、流体機械の信頼性を向上することができる。
　請求項３記載の発明によれば、各シール部が斜面で互いに当接されることにより、各シェル同士の突き合わせ方向とその直角方向である各シェルの径方向との両方向の組み付け誤差が許容可能となり、各シェルの寸法精度を厳密に管理しなくても、各シェル同士を容易に位置決めして組み付けることができる。
　また、溶接時のスパッタや火花は各シェルの径方向中心に向けて飛散しがちであるが、各シール部を斜面で互いに当接することにより、溶接時のスパッタや火花が密閉容器内に侵入することを効果的に防止することができる。
　請求項４記載の発明によれば、溶接時のスパッタや火花は各シェルの径方向中心に向けて飛散しがちであるが、各シール部を複数の異なる面で互いに当接させることにより、段階的なシールが可能となるため、溶接時のスパッタや火花が密閉容器内に侵入することを更に確実に防止することができる。
　請求項５記載の発明によれば、ルート部は各凹部の壁面と内端部とが鋭角をなすようにして形成されることにより、溶接後の各凹部の壁面と溶接部とが緩い角度で滑らかに連続するため、溶接部と各シェルである母材との境目に、応力集中ひいてはそれに起因する亀裂が生じ難くなり、溶接部の溶接強度を更に高めることができる。
　請求項６記載の発明によれば、空間は断面視略ハート形をなすことにより、溶接後の各凹部の壁面と溶接部とが緩い角度で滑らかに連続しつつ、溶接部の内端部と各シール部とを極力離間させることができるため、溶接時のスパッタや火花が密閉容器内に侵入することを効果的に防止しつつ、溶接部の溶接強度を高めることができる。
　請求項７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超臨界状態まで高圧となり、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ず、各シェル同士の溶接部にも高い溶接強度が求められる。しかし、上記構成によれば、溶接部の溶接強度を高め、ひいては流体機械の信頼性を向上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の密閉容器を接合する溶接継ぎ手の拡大図である。 図４の溶接継ぎ手の変形例である。 図４の溶接継ぎ手の別の変形例である。 図４の溶接継ぎ手の別の変形例である。
　図１～図４は第１実施例の流体機械としての圧縮機１について示す。
　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。
　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。
　各シェル７８,８０は、それぞれの開口端部７８ａ，８０ａを互いに突き合わせることによりＶ字形状の開先部８２を形成する。開先部８２の全周に連続したビード形状の溶接部８４を１回のマグ溶接（ＣＯ２ガスアーク溶接）で形成して接合される。即ち、各シェル７８,８０は、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８６で接合される。
　図４に示されるように、各開口端部７８ａ，８０ａには、開先部８２を形成するルートエッジ部８８，９０、各シェル７８,８０の側部７８ｂ，８０ｂの内方に凹まされた凹部９２，９４、互いに当接されるシール部９６，９８が各シェル７８，８０の側部７８ｂ，８０ｂの外周面７８ｃ，８０ｃ側から順に連続して形成されている。
　各ルートエッジ部８８，９０、各凹部９２，９４、及び各シール部９６，９８は、溶接部８４の内端部８４ａが位置づけられた空間１００を形成している。
　即ち、内端部８４ａは、溶接部８４のうちの主として各シェル７８,８０である母材が溶融した溶融金属から構成され、この溶融金属が空間１００の存在によって各シール部９６，９８に到達しない状態で、密閉容器２としての耐圧性能を満たすための溶接部８４ののど厚Ｌが確保されており、溶接後には空間１００は各ルートエッジ部８８，９０、各凹部９２，９４、各シール部９６，９８、溶接部８４によって密閉される。
　本実施例では、各シール部９６，９８は、各開口端部７８ａ，８０ａの突き合わせ方向に対して傾斜した斜面９６ａ，９８ａで互いに当接されている。
　各斜面９６ａ，９８ａは、空間１００が形成された状態において開先部８２よりも上側の位置で当接され、ボトムシェル８０側においては、斜面９８ａはシール部９８が凸となるように形成されている。このような各斜面９６ａ，９８ａでの当接が可能なのは、トップシェル７８の側部７８ｂよりもボトムシェル８０の側部８０ｂのほうが厚みが若干大きいことによるものである。
　また、各凹部９２，９４と溶接部８４との境目であるルート部１０２，１０４は、各凹部９２，９４の壁面９２ａ，９４ａと溶接部８４の内端部８４ａとが鋭角をなすようにして形成され、空間１００は断面視略ハート形をなしている。
　上述した第１実施例の圧縮機１は、開先部８２に全周溶接をして溶接部８４を形成することにより、２つのシェル７８，８０を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８６で接合して密閉容器２を構成することができるため、密閉容器２の組立を１工数で行うことができ、密閉容器２、ひいては圧縮機１の製造コストを低減することができる。
　また、空間１００を形成することにより、溶接部８４と壁面９２ａとの接合部における応力集中が緩和されるため、亀裂（クラック）の発生が抑制され、更に、溶接時に飛散するスパッタや火花が密閉容器２内に侵入することを防止し、また、溶接部２が側部７８ｂ，８０ｂを突き破って密閉容器２内にまで至ることを防止しながら、溶接部８４ののど厚Ｌを確保して溶接強度を高めることができるため、圧縮機１の信頼性を向上することができる。
　更に、各シール部９６，９８が斜面９６ａ，９８ａで互いに当接されることにより、各シェル７８，８０同士の突き合わせ方向とその直角方向である各シェル７８，８０の径方向との両方向の組み付け誤差が許容可能となる。従って、各シェル７８，８０の寸法精度を厳密に管理しなくても、各シェル７８，８０同士を容易に位置決めして組み付けることができる。
　更にまた、溶接時のスパッタや火花は各シェル７８，８０の径方向中心に向けて飛散しがちであるが、各シール部９６，９８を斜面９６ａ，９８ａで互いに当接することにより、溶接時のスパッタや火花が密閉容器２内に侵入することを効果的に防止することができる。
　また、各凹部９２，９４の壁面９２ａ，９４ａと溶接部８４の内端部８４ａとが鋭角をなすようにしてルート部１０２，１０４が形成されることにより、溶接後の各凹部９２，９４の壁面９２ａ，９４ａと溶接部８４とが緩い角度で滑らかに連続するため、溶接部８４と各シェル７８，８０である母材との境目に、応力集中ひいてはそれに起因する亀裂が生じ難くなり、溶接部８４の溶接強度を更に高めることができる。
　更に、空間１００は断面視略ハート形をなすことにより、溶接後の各凹部９２，９４の壁面９２ａ，９４ａと溶接部８４とが緩い角度で滑らかに連続しつつ、溶接部８４の内端部８４ａと各シール部９６，９８とを極力離間させることができるため、溶接時のスパッタや火花が密閉容器２内に侵入することを効果的に防止しつつ、溶接部８４の溶接強度を高めることができる。
　本発明は上述の実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
　具体的には、上記実施例では、各シール部９６，９８は斜面９６ａ，９８ａで互いに当接される。このような斜面９６ａ，９８ａでの当接が可能なのは、プレス成型されるトップシェル７８の側部７８ｂよりも、鍛造成型されるボトムシェル８０の側部８０ｂのほうが厚みが若干大きいことによるものである。
　これに限らず、各シェル７８，８０は種々の方法で成型が可能であり、その結果生じた各シェル７８，８０の側部７８ｂ，８０ｂの厚みの差に応じて、例えば図５に示されるように、各シェル７８，８０の側部７８ｂ，８０ｂの厚みが略同一となる場合には、各シール部９６，９８に、各開口端部７８ａ，８０ａの突き合わせ方向に対して直角となる端面９６ａ１，９８ａ１をそれぞれ形成し、これらを互いに当接するようにしても良い。
　また、図６に示されるように、トップシェル７８の側部７８ｂよりもボトムシェル８０の側部８０ｂのほうが厚みがかなり大きい場合には、各シール部９６，９８に、各開口端部７８ａ，８０ａの突き合わせ方向に平行な側面９６ａ２，９８ａ２をそれぞれ形成し、これらを互いに当接するようにしても良く、上記端面９６ａ１，９８ａ１または側面９６ａ２，９８ａ２を形成した何れの場合においても、溶接時に飛散するスパッタや火花が密閉容器２内に侵入することを防止することができる。
　更に、上記実施例及び変形例のシール部９６，９８の形状に限らず、図７に示されるように、各シール部を段差形状とし、複数の異なる面、具体的には、斜面９６ａ，９８ａと、側面９６ａ２，９８ａ２とをそれぞれ互いに当接するようにしてもよく、この場合には、段階的なシールが可能となるため、溶接時のスパッタや火花が密閉容器内に侵入することを更に確実に防止することができて好ましい。
　更にまた、上述したような各凹部９２，９４の壁面９２ａ，９４ａと溶接部８４の内端部８４ａとが鋭角をなすルート部１０２，１０４が形成されなくとも、また、空間１００がハート形でなくとも、空間１００が形成されさえすれば良く、これにより、少なくとも溶接部８４への応力集中が緩和されて亀裂の発生が抑制され、更に溶接時に飛散するスパッタや火花が密閉容器２内に侵入することを防止でき、また、溶接部８４が側部７８ｂ，８０ｂを突き破って密閉容器２内にまで至ることを防止することができる。
　また、本実施例では、電動モータ４は密閉容器２の上部に配され、圧縮機構６は密閉容器２の下部に配されているが、電動モータ４を密閉容器２の下部に配し、圧縮機構６を密閉容器２の上部に配しても良く、この場合にはトップシェル７８は圧縮機構６側を覆い、ボトムシェル８０は電動モータ４側を覆うことになる。
　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ず、各シェル７８，８０同士の溶接部８４にも高い溶接強度が求められる。しかし、上記構成によれば、溶接部８４の溶接強度を高め、ひいては圧縮機１の信頼性を向上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の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
　　４　　電動モータ（駆動ユニット）
　　６　　圧縮機構（被駆動ユニット）
　７８　　トップシェル（第１シェル）
７８ａ　　開口端部
　８０　　ボトムシェル（第２シェル）
８０ａ　　開口端部
　８２　　開先部
　８４　　溶接部
８４ａ　　内端部
　８８　　ルートエッジ部
　９０　　ルートエッジ部
　９２　　凹部
９２ａ　　壁面
　９４　　凹部
９４ａ　　壁面
　９６　　シール部
９６ａ　　斜面
９６ａ１　端面
９６ａ２　側面
　９８　　シール部
９８ａ　　斜面
９８ａ１　端面
９８ａ２　側面
１００　　空間
１０２　　ルート部
１０４　　ルート部

Claims (7)

  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及び前記第２シェルは、これらの各開口端部を突き合わせて形成される開先部に全周溶接をして溶接部を形成し、前記溶接部は、前記各開口端部にて互いに当接されるシール部と所定の空間を存して離間することを特徴とする流体機械。
  2. 　前記空間は、前記開先部を形成するルートエッジ部と、前記各開口端部の内方に凹まされた凹部と、前記シール部とから形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
  3. 　前記各シール部は、前記各開口端部の突き合わせ方向に対して傾斜した斜面で互いに当接されることを特徴とする請求項１または２に記載の流体機械。
  4. 　前記各シール部は、複数の異なる面で互いに当接されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の流体機械。
  5. 　前記各凹部と前記溶接部との境目であるルート部は、前記各凹部の壁面と前記溶接部の内端部とが鋭角をなすようにして形成されることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の流体機械。
  6. 　前記空間は断面視略ハート形をなすことを特徴とする請求項５に記載の流体機械。
  7. 　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６の何れかに記載の流体機械。
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