JP2006078105A - 冷媒管とその製造方法及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧対応密閉容器の気密性確認時、気密確認用カプラの抜け防止の為、それぞれの管へビーディング加工を施すが、その部分の亀裂が発生しない形状を提供すること。
【解決手段】高い圧力を扱う密閉容器ではその気密性を確認する為、その密閉容器の気密確認用のカプラにビーディング加工（パイプの円周上に紐状の隆起を付けること）された部分にカプラを取り付けて気密確認を行う。しかし、その形状によっては亀裂が発生し、危険なものとなる。よって、そのビーディングの加工の寸法を規制することにより安全な管を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧型密閉容器に関するものである。

従来、一般的な密閉形圧縮機は、密閉ケース内に、電動機部およびこの電動機部と一体に連結される圧縮機構部からなる電動圧縮機本体を収容している。上記密閉ケースの所定部位には接続口体が突設されていて、ここには外部配管が、たとえばロー付けなどの手段で接続される（例えば、特許文献１参照）。

図４（Ｂ）に示すように、従来の吐出管Ｓは、直状のパイプからなり、所定の長さに切断して用いられる。この吐出管Ｓは、接続される冷媒管の直径に合せるため、その端部の内径部を切削したり、あるいはフレア加工している。

同図は、圧縮機の製造組立てライン上で、個々の密閉形圧縮機の気密性および耐圧性を確認するための試験状態を示す。すなわち、密閉ケースＫの上面部に突設される接続口体、ここでは吐出管Ｓの上端部に耐圧試験機のピストン本体Ｐを対向し、このピストン本体Ｐを降下する。吐出管Ｓの上端部にパッキンａを載置しておき、ピストン本体Ｐの接続用凹陥部ｂを吐出管Ｓに介挿する。

吐出管Ｓとピストン本体Ｐとの間にパッキンａが介在して、吐出管Ｓ端面のシールがなされる。同時に、ピストン本体Ｐと一体に設けられる保持部材Ｈを突出させ、吐出管Ｓ周面を押付けて固定保持する。

このようなセットをなしたあと、ピストン本体Ｐの中空部ｃから吐出管Ｓを介して密閉ケースＫ内に２〜２．５ＭＰａ（メガパスカル）の圧力を導入することで、密閉ケースＫの気密性と耐圧性を確認している。

ところで、オゾン破壊による環境問題から、圧縮機に使用されるフロン冷媒は、従来から用いられるＲ１２やＲ２２に代って、塩素原子を含まないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を主成分とする混合冷媒が採用されている。

ＨＦＣ混合冷媒の理論冷凍能力は、従来用いられる冷媒の理論冷凍能力よりも大きいことが知られている。なかでも、高圧・高能力のＲ４１０Ａに変更することにより、現行のＲ１２，Ｒ２２冷媒より高効率（ＣＯＰ）が期待できる。

しかしながら、従来構成をそのままにして上記冷媒Ｒ４１０Ａを使用した場合には、Ｒ４１０Ａは飽和圧力がＲ２２比で約１．５倍と大きいので飽和圧力が高くなった分、圧縮機構で発生するトルク変動による振動が増大し、その振動が密閉ケースＫに溶接接続された吐出管Ｓの接続部にかかるので溶接箇所に亀裂を生じさせガスリークする虞がある。

また、上記冷媒４１０Ａをそのまま用いた場合には、冷凍能力が大きくなるので、その冷凍能力を適性に調整するため吐出管Ｓの径を従来に比べて小さくすると、吐出管Ｓの外径もその分小さくなり、密閉ケースＫに接続された吐出管Ｓの接続部にかかる応力が増して、溶接箇所に亀裂を生じさせガスリークする虞がある。そのうえ、吐出管Ｓの外径を小さくすると冷凍サイクルを構成する外部配管への接続互換性が失われるという問題がある。

また、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた密閉形圧縮機では、上記耐圧性を確認する試験において、従来よりも高い圧力（たとえば５ＭＰａ）を密閉ケース内に導入することになる。

しかるに、図４（Ｂ）に示す従来構成の吐出管Ｓでは、上述の高い圧力を用いた場合に、その圧力が吐出管Ｓ端部からパッキンａを介してピストン本体Ｐの接続用凹陥部ｂに直接かかる。

この圧力は、ピストン本体Ｐを吐出管Ｓ周面に取付け固定する保持部材Ｈの保持力を上回る。ピストン本体Ｐは押上げられて上記パッキンａのシール性が損なわれ、誤判定の確率が増加して精度の低い耐圧性試験となってしまう。

したがって、同図に示す構成の試験方法で、保持部材Ｈによって吐出管Ｓとピストン本体Ｐとの位置関係を保つのは、従来の冷媒を用いた場合の圧力が限度である。従来以上の飽和圧力を有する代替え冷媒を用いる場合は、その圧縮機に対する精度の高い耐圧性試験は困難な状況にある。

上記目的を満足するための従来技術を、以下に説明する。

図２において１は密閉形圧縮機であり、２はアキュームレータである。これら圧縮機１およびアキュームレータ２は、たとえば空気調和機の冷凍サイクルを構成している。冷凍サイクルに用いられる冷媒はＨＦＣ混合冷媒であり、このＨＦＣ混合冷媒のうちで、たとえばＲ４１０Ａが採用される。

図２に示すように、密閉形圧縮機は密閉ケース３を有する。この密閉ケース３内の下部には後述する圧縮機構部４が設けられ、上部には電動機部５が設けられる。これら圧縮機構部４と電動機部５とは回転軸６を介して連結され、電動圧縮機本体７が構成される。

電動機部５は、密閉ケース３の内面に固定されたステータ８と、このステータ８の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ上記回転軸６が介挿されるロータ９とから構成される。

上記圧縮機構部４は、回転軸６の下部に仕切り板１０を介して上下に配設された２つのシリンダ１１Ａ，１１Ｂを備えている。上部シリンダ１１Ａは、その上面部が主軸受１２に取付固定される。下部シリンダ１１Ｂの下面部には副軸受１３が取付固定される。

シリンダ１１Ａ，１１Ｂの上下面は、上記仕切り板１０および主軸受１２と副軸受１３で区画され、その内部にシリンダ室１５ａ，１５ｂが形成される。それぞれのシリンダ室１５ａ，１５ｂには、回転軸６の回転にともなってローラを偏心回転駆動するとともに、ベーンによってシリンダ室を高圧側と低圧側に仕切る、いわゆるロータリ式圧縮機構１６Ａ，１６Ｂが構成される。

両シリンダ１１Ａ，１１Ｂ内のシリンダ室１５ａ，１５ｂは、それぞれ導通管１７ａ，１７ｂを介して上記アキュームレータ２に連通される。一方、上記密閉ケース３の上面部には、後述する接続口体としての吐出管１８が接続される。この吐出管１８には外部配管１９が接続されていて、冷凍サイクルを構成する図示しない凝縮器に連通される。

また、上記アキュームレータ２の上面部には、後述する接続口体としての吸込み管２０が接続される。この吸込み管２０には冷媒管２１が接続されていて、冷凍サイクルを構成する図示しない蒸発器に連通される。

なお、上記凝縮器と上記蒸発器との間には膨張機構が接続されていて、圧縮機１−凝縮器−膨張機構−蒸発器を介して上記アキュームレータ２に順次連通される、空気調和機の冷凍サイクルが構成される。

つぎに、上記密閉ケース３に接続される接続口体としての吐出管１８について、図３にもとづいて詳述する。なお、上記アキュームレータ２に接続される上記吸込み管２０も吐出管１８と同一の構成につき、ここでは説明を省略する。

上記吐出管１８は、密閉ケース３の上面部において、その軸心ｅが鉛直方向に延出されている。吐出管１８の上端部１８ａと下端部１８ｂのそれぞれ直径φＤａは、従来の接続口体直径と同一に形成される。

その一方で、これら上下端部１８ａ，１８ｂの相互間である中間部１８ｃは、上端部１８ａと隣接する段差部ｆと、この段差部ｆと連設される細径部ｇおよびテーパ部ｈとから構成される。

中間部１８ｃにおいて、テーパ部ｈの基端となる細径部ｇの直径φＤｂが最も細く形成されていて、この直径は、当然、上下端部１８ａ，１８ｂの直径φＤａよりも細い（φＤａ＞φＤｂ）。

吐出管上端部１８ａと、細径部ｇとの間に形成される段差部ｆの段差は、１．５ｍｍ以上に形成されている。そして、この段差部ｆの角度θは２０°以上に設定されている。

上記テーパ部ｈは、その一端部が細径部ｇと同一直径φＤｂであり、この細径部ｇから密閉ケース３側である下端部１８ｂに向かって漸次直径が拡大し、下端部１８ｂと連接する部分が下端部直径φＤａと同一になるようにテーパ状に形成される。

吐出管１８の下端部１８ｂと密閉ケース３とは、接続ジョイント２２を介して接続される。吐出管１８の上端部１８ａには，ここでは図示しない冷媒管が接続されるが、この部分の直径は従来の接続口体の直径と同一に設定してあるので、互換性がある。

特に、吐出管１８の中間部１８ｃ直径φＤｂを上下端部１８ａ，１８ｂ直径φＤａよりも細く形成しているが、冷媒の飽和圧力が高くなっている分、冷凍能力が上がる。したがって、従来と同等以上の能力がでるように、吐出管中間部１８ｃの直径φＤｂを設定すればよい。

上述の従来例では、吐出管中間部１８ｃの直径φＤｂを、上下両端部１８ａ，１８ｂの直径φＤａの約２０％程度減少させた設定をなしている。吐出管中間部１８ｃを、細径部ｇとテーパ部ｈとを連設するとともに、吐出管１８の両端を拡管成形したので、吐出管下端部１８ｂの肉厚は薄くなるが、接続ジョイント２２との接続部強度はパイプ直径の２乗に比例するため、下端部１８ｂのパイプ径を従来以上にすれば、接続部である溶接箇所の応力低減が図れて従来形状のようなテーパ部のないストレート状の吐出管Ｓよりも大きな強度が得られる。

また、吐出管１８の上下両端部１８ａ，１８ｂの直径φＤａは従来と同一の直径としていて、この吐出管に接続される冷媒管は従来と同じものを使用できるので、吐出管１８は従来に対して互換性を有する。

このように、吐出管中間部１８ｃの直径φＤｂを上下両端部１８ａ，１８ｂの直径φＤａと比較して細く形成しているが、飽和圧力の高い代替え冷媒を使用しても冷凍能力を何ら落とすことなくパイプ強度を高められる。

上記吐出管１８と密閉ケース３との間に、上記接続ジョイント２２を介在したので、吐出管１８にかかる応力はさらに軽減される。図４（Ａ）に示すように、このような吐出管１８を密閉ケース３に接続した状態で、密閉ケース３に対する耐圧性試験を行う。

すなわち、耐圧試験機のピストン本体３０を吐出管１８に対向して互いの軸心を合せたあと、ピストン本体を降下して吐出管１８の上端部１８ａから挿入する。なおピストン本体３０には、中間部１８ｃの細径部ｇに延出する膨出部３１を備えている。

上記膨出部３１の細径部ｇに位置する外周面に沿って溝部３２が設けられていて、Ｏリング３３が巻装される。このＯリング３３は膨出部３１周面と細径部ｇ内周面とのシールをなし、よってピストン本体３０の吐出管１８に対するシールをなす。

また、吐出管上端部１８ａの上端は、ピストン本体３０の膨出部３１基端に設けられる凹陥部３４の端面に当接していて、ピストン本体の位置を規制するようになっている。

ピストン本体３０には保持部材３５が一体に設けられていて、その先端部は吐出管中間部１８ｃの細径部ｇに係合して、ピストン本体３０の吐出管１８に対する位置を強固に保持する。

このような状態にピストン本体３０を吐出管１８に対しセットしてから、ピストン本体の中空部３６を介して密閉ケース３内に約５ＭＰａの圧力を加え、密閉ケース３の気密性および耐圧性を試験する。

特に、密閉ケース３の上面部に吐出管１８を鉛直方向に突設したから、何らの存在物のない密閉ケースの上方部位の空間部を有効に利用して耐圧試験機をセットでき、作業性がすこぶる良い。

上記ピストン本体３０は、膨出部３１のＯリング３３で吐出管１８の細径部ｇとの間を確実にシールするとともに、保持部材３５で吐出管１８を確実に保持する。

たとえ、ピストン本体３０が浮き上がるような高圧をかけても、ピストン本体と一体の保持部材３５が吐出管１８に形成される段差部ｆに引っ掛かることになり、ピストン本体の浮き上がりを規制する。

そして、上記Ｏリング３３は吐出管１８の軸方向に対するシールをなしているので、試験時の圧力が高くてもシール性が損なわれることがなく、気密性および耐圧性を確実に確認できて信頼性が高い。

特に、吐出管上端部１８ａと細径部ｇとの間の段差部ｆの段差を１．５ｍｍ以上とし、角度θを２０°以上に設定したから、吐出管１８の外面シールのジョイントの接続がし易く、かつ確実に吐出管を保持できるので、従来と比べて圧力の高い冷媒を用いた圧縮機の耐圧性確認試験が可能となる。

先にも述べたように、アキュームレータ２に接続される吸込み管２０は、吐出管１８と全く同一の構成としたので、アキュームレータに対する耐圧性試験をなすにあたって、吸込み管２０において同様の効果が得られる。

なお、上記従来例においては、外面シールのジョイントについて説明したが、これに限定されるものではなく、内面シールの場合でも上記と同一の設定であれば、ジョイントの接続がし易くなることは言うまでもない。また、上記従来例においては、Ｒ４１０Ａの冷媒について説明したが、たとえばＲ４０７Ｃを適用した場合でも同様の効果を得ることができる。

しかし、二酸化炭素等を使用する密閉容器では使用圧力を１５ＭＰａまで充填させるので、気密確認も１５ＭＰａまで確認する必要がある。また、上記の管及び気密カプラでは１５ＭＰａの圧力に耐えられず、管から気密カプラが抜けてしまう危険性がある。

そこで、管にビーディング加工を施し、気密カプラ側もそのビーディング加工部を挟み込む構造に改良し、気密カプラ自身が破壊されない限り管は抜けない構造を確保した。その図を図５に示す。
特開平１０−２１３０８６号公報

しかしながら、このビーディングの加工形状によっては、管に亀裂の発生という課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、その形状を制限することにより、安全なビーディング加工を施した管を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の管の形状は加工部でほぼ直角に成形する工程に於いて、その寸法をＲ０．２以上に制限することで、安全なビーディング加工を施した管を提供できるとしたものである。

本発明のビーディングの加工形状は、密閉ケース内に、電動機部およびこの電動機部と一体に連結される圧縮機構部からなる電動圧縮機本体とを備え、前記密閉ケースの所定部位には接続口体が突設されていて、ここに外部配管が、たとえばロー付けなどの手段で接続されている密閉型圧縮機を安全に提供できる。

本発明は、冷媒管にビーディング加工を施す場合に、ビーディング加工部と管本体のとの境目形状を一定の大きさ以上のＲ形状とすることにより、亀裂を生じ難くすることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるビーディング加工形状図を示すものである。

図１において、冷媒管１００の矢印部の寸法を直角ではなくＲ０．２以上に規制することにより亀裂の発生しにくいビーディング加工された管を提供できる。

本発明のビーディング加工形状を説明する図 ロータリ式密閉形圧縮機の縦断面図 接続口体である吐出管の一部を切欠した正面図 （Ａ）密閉形圧縮機に対する耐圧性試験の縦断面図（Ｂ）従来の密閉形圧縮機に対する耐圧性試験の縦断面図 ビーディング加工対応のカプラとビーディング加工された管の接続を説明する図

符号の説明

１ 密閉形圧縮機
２ アキュームレータ
３ 密閉ケース
４ 圧縮機構部
５ 電動機部
６ 回転軸
７ 電動圧縮機本体
８ ステータ
９ ロータ
１０ 仕切り板
１１Ａ シリンダ
１１Ｂ シリンダ
１２ 主軸受
１３ 副軸受
１５ａ シリンダ室
１５ｂ シリンダ室
１６Ａ ロータリ式圧縮機構
１６Ｂ ロータリ式圧縮機構
１８ 吐出管
１９ 外部配管
２２ 接続ジョイント
２０ 吸込み管
１００ 冷媒管

Claims (5)

1. 密閉ケース内に、電動機部およびこの電動機部と一体に連結される圧縮機構部からなる電動圧縮機本体とを備え、前記密閉ケースの所定部位には接続口体が突設されていて、ここに外部配管が、ロー付けなどの手段で接続され、その冷媒管の形状がパイプの円周上に紐状の隆起を付けるいわゆるビーディング加工を施され、前記ビーディング加工は根本立上り部分がＲ０．２以上の曲面形状であることを特徴とする冷媒管。
2. 材料の銅含有量が９９．９％以上であり、曲げ性が良い事を特徴とする請求項１に記載の冷媒管。
3. 請求項1記載の冷媒管の製造方法であって、ビーディング加工を冷間加工で行うことを特徴とする冷媒管の製造方法。
4. 管外径が板厚の６倍以上且つ７倍未満であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒管。
5. 請求項１記載の冷媒管を外部配管として接続し、冷媒Ｒ７４４被圧縮冷媒とする圧縮機。