JP2006226242A - 密閉形回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒ−トポンプ給湯機や冷凍空調システムの作動冷媒がR744(炭酸ガス)である場合、高圧密閉容器の板厚は略５mm以上にもなり、密閉容器円筒部の鋲溶接点に予め貫通穴を開けておく必要があった。しかしながら、貫通穴を溶融材で充填させるための位置合わせが難しい。すなわち鋲溶接の通電導電体である芯線と前記貫通穴との偏心偏差により、片よって溶接された場合は溶接材と前記貫通穴との間に隙間が生じ、密閉容器内圧の上昇により応力集中が起こり亀裂となって冷媒ガスの漏洩を招く。
【解決手段】 密閉容器円筒部の鋲溶接点に座繰状の凹部を設ける。
【効果】 密閉容器円筒部の鋲溶接対象部位に貫通穴を設けて鋲溶接する場合に比べ、穴明け時間の短縮やバリ取り作業も発生せず加工コスト低減と共に溶接部の漏洩に対する信頼性が大幅に向上する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、たとえば冷凍空調システムやヒ−トポンプ給湯機などの冷媒ガスを圧縮する、回転式密閉形圧縮機に係わるもので、密閉容器の耐圧性を向上させることに関する。

一般に密閉容器の耐圧に対する安全性を確保するため、JIS B8620「小形冷凍装置の安全基準」に規定されているように、その密閉容器が曝される圧力に対し何倍かの耐圧性が要求される。従来技術では、たとえば特開2003-161261で示されているように、密閉容器の電力タ−ミナル取付け部分を高耐圧化する構造や特開平11-280651では密閉容器円筒部の圧力変形防止技術が開示されている。

また一般的に、圧縮機構部を密閉容器円筒部に固定する方法として特開平7-12077、特開平7-180680、特開平7-217554、特開平10-318171に開示されているように鋲溶接が用いられている。この鋲溶接は円筒部表面から直接溶接を開始し徐々に圧縮機構部まで溶接機の芯線を浸入させ溶接する方法と、予め円筒部に穴を開けておき、圧縮機構部から溶接開始する方法がある。

特開2003-161261 特開平11-280651 特開平7-12077 特開平7-180680 特開平7-217554 特開平10-318171 JIS B8620「小形冷凍装置の安全基準」

特開2003-161261で示されている密閉容器の電力タ−ミナル取付け部分を高耐圧化する構造や特開平11-280651では密閉容器円筒部の圧力変形防止技術が開示されているが、構造上密閉容器円筒部外径より大なる内径を有する鉢巻部材をネジ締め等により締付けることになる。実施例でもそのように記述されている。係る技術では密閉容器円筒部が膨らむときの対抗力はネジ部のみにかかることになる。たとえば作動圧力が高いR744冷媒の場合、密閉容器の膨らむ力は数１０トンにおよび、ネジが破断する危険性が大きい。一般的に密閉容器の耐圧を向上させる方策としてはやはり密閉容器を形成する板材の厚みを必要にして十分なものにすることである。その際課題になる事象の一つとして圧縮機構部の密閉容器円筒部内径面への係止構造が有る。他の一つとして電動機部の前記密閉容器円筒部内径面への係止構造が有る。一般的に前者についは、圧縮機構部は若干の隙間を有して密閉容器円筒部内径面に嵌入され、鋲溶接によって固定される。密閉容器円筒部の鋲溶接点は板厚が、溶接や溶接による圧縮機構部の変形に対して支障ない場合は無加工状態であり、支障をきたす場合は密閉容器円筒部の鋲溶接点に予め貫通穴を開けておく。冷凍空調システムの作動冷媒がR744(炭酸ガス)である場合、高圧密閉容器の板厚は略５mm以上にもなり、無加工では溶接時の過大な熱発生による圧縮機構部の変形が問題となる。それを防ぐため密閉容器円筒部の鋲溶接点に予め貫通穴を開けておく必要があった。

しかしながら、前記貫通穴は漏洩を防ぐため溶接材で充填される必要があるため最大でも直径５mm程度が限界である。プレス加工で打ち抜ける貫通穴は最小で打ち抜く板厚以上必要であり、板厚が５mm以上になる場合はドリル加工によらねばならず作業性が劣る。さらに外表面からの加工になるため内表面にバリが発生し、除去作業が必要になり作業性が著しく阻害される。そのうえ、係る構造では予め開けておいた貫通穴を溶融材で充填させるため位置合わせが難しい。すなわち図１０及び図１１に示した如く鋲溶接の通電導電体である芯線と前記貫通穴との偏心偏差が大きく、片寄って溶接された場合は溶接材と前記貫通穴との間に隙間が生じ、密閉容器内圧の上昇により応力集中が起こり亀裂となって冷媒ガスの漏洩の原因となる。HFC系冷媒を使用するサイクルではHCFC系冷媒の１.５倍の圧力になり、さらに炭酸ガス冷媒を使用するサイクルではHFC系冷媒の３倍程度の圧力になるため影響が多大である。

電動機部は通常密閉容器円筒部に焼き嵌め等によって固定されているが、炭酸ガス冷媒を使用する場合は密閉容器内圧が１０MPa以上にもなるため、密閉容器円筒部の膨張により保持力が減少しても電動機部の空転などが生じないようやはり鋲溶接されている場合がある。この場合にも前記圧縮機構部での現象と同様の現象となる。

係る課題を解消するためには、密閉容器円筒部の鋲溶接点に底部を備えた凹部を設けることにより貫通穴を設けない場合の過大な溶接熱が発生し圧縮機構部に発生する変形を防ぐと共に、貫通穴を設けた場合に懸念される溶接材と密閉円筒容器との隙間も生じないようにする構造とすることである。

本発明によれば密閉容器円筒部の鋲溶接対象部位を無加工で鋲溶接する場合に比べ溶接時間を短縮でき、被溶接部品の熱変形を防止できる。また、鋲溶接対象部位に貫通穴を設けて鋲溶接する場合に比べ、穴明け時間の短縮やバリ取り作業も発生せず加工コスト低減と共に溶接部の漏洩に対する信頼性が大幅に向上できる。

以下、本発明の実施例を図１〜図３および図８〜図９によって説明する。

ここで、Ａは密閉容器、Ｂは圧縮機構部、Ｃは電動機部である。密閉容器Ａを構成する密閉容器円筒部１の鋲溶接部には例えば座繰状の凹部を設け電動機部Ｃを構成するステ−タ５が焼嵌め等により固定されたうえ鋲溶接５'で二重に固定されている。圧縮機構部Ｂを構成するフレ−ム２も鋲溶接５により固定されている。フレ−ム２には圧縮要素となる固定スクロ−ル７が締結されている。フレ−ム６に回転自在に嵌入されたクランク軸６には電動機部Ｃを構成するロ−タ４が圧入等により固定されている。クランク軸６の偏心部には、固定スクロ−ル７と組合わさって圧縮室を構成する旋回スクロ−ル８が回転自在に嵌入されている。クランク軸６の回転により旋回スクロ−ル８が偏心回動し吸込み、圧縮、吐出を連続的に行う。冷媒ガスは吸込みパイプ９を介して直接圧縮要素の吸込み室に供給され、圧縮された高圧ガスは固定スクロ−ルに設けられた吐出ポ−ト１０から密閉容器内に放出され、吐出パイプ１１から外部サイクルへ導かれる。

以上のように上記実施例によれば、貫通穴を設けない場合の過大な溶接熱が発生し圧縮機構部に発生する変形を防ぐと共に、貫通穴を設けた場合に懸念される溶接材と密閉円筒容器との隙間も生ずることがない。例え図９及び図１０に示した如く鋲溶接の通電導電体である芯線と前記貫通穴との偏心偏差が大きく、片よって溶接された場合でも溶接材と密閉容器円筒部母材との間に隙間が生ずることはない。

凹部の深さとしては、過大な熱入力による歪の発生を防ぎ、また溶接材と円筒容器母材との融合溶接部の耐圧強度を得るため、板厚の２０％以上８０％以下であることが望ましい。

なお、本発明の実施例として横置き形スクロール圧縮機を開示したが、密閉円筒容器を有するロータリ圧縮機においても全く同様の効果が得られ、また横、縦の設置形態にとらわれないことは言うまでもない。

本発明に係わるスクロール圧縮機の構造の一例を示す断面図。 本発明に係わる実施例を示す溶接前の要部断面図。 本発明に係わる実施例を示す溶接後の要部断面図。 貫通穴を設けた従来例を示す溶接前の要部断面図。 貫通穴を設けた従来例を示す溶接後の要部断面図。 無加工の従来例を示す溶接前の要部断面図。 無加工の従来例を示す溶接後の要部断面図。 本発明に係わる実施例を示す溶接時の要部断面図。 本発明に係わる実施例を示す溶接後の要部断面図。 貫通穴を設けた従来例を示す溶接時の要部断面図。 貫通穴を設けた従来例を示す溶接後の要部断面図。

符号の説明

Ａ…密閉容器、Ｂ…圧縮機部、Ｃ…電動機部、１…ケ−ス、２…フレ−ム、３…ステ−タ、４…ロ−タ、５…鋲溶接、６…クランク軸、７…固定スクロ−ル、８…旋回スクロール、９…吸込みパイプ、１０…吐出穴、１１…吐出パイプ、１２…冷凍機油、１３…凹部、１４…貫通穴、１５…鋲溶接、１６…鋲溶接、１７…空隙、１８…溶接機トーチ部、１９…溶接機芯線。

Claims (5)

1. 円筒形の密閉容器内にクランクシャフトで連繋した圧縮機構部と電動機部を収納し、該圧縮機構部と電動機部のどちらか一方あるいは双方とも前記密閉容器に鋲溶接により固定され、前記密閉容器内が高圧あるいは中間圧で有る密閉形圧縮機において、前記密閉容器円筒部の外径面の前記鋲溶接部に、凹部が設けられ、この凹部が設けられた前記密閉容器内面に前記圧縮機構部が設けられたことを特徴とする密閉形回転式圧縮機。
2. 密閉容器を形成する円筒の板厚が５mm以上であることを特徴とする請求項１の密閉形回転式圧縮機。
3. 凹部深さが板厚の２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１及び２の密閉形回転式圧縮機。
4. 圧縮機が搭載されている冷凍空調システムやヒ−トポンプ給湯機の作動冷媒がR744(炭酸ガス)であることを特徴とする請求項１〜請求項３の密閉形回転式圧縮機。
5. 圧縮機が搭載されている冷凍空調システムやヒ−トポンプ給湯機の作動冷媒がHFC系冷媒であることを特徴とする請求項１〜請求項３の密閉形回転式圧縮機。
   

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