JP2008309281A - Pressure-resistant container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば内部に圧縮機構部を備える耐圧容器に関するものである。 The present invention relates to a pressure vessel having a compression mechanism portion therein, for example.
従来の耐圧容器として、例えば特許文献1に示されるような密閉型圧縮機に使用されたものが知られている。この耐圧容器は、筒状の胴部と、有底筒状の上部鏡板および下部鏡板とが溶接接合されて形成されており、胴部の剛性が両鏡板の剛性よりも大きくなるように設定されている。例えば、胴部の板厚が両鏡板の板厚よりも厚くなるように設定されている。
As a conventional pressure vessel, for example, a container used in a hermetic compressor as shown in
これにより、内圧が作用した時に、溶接接合部の近傍における胴部と鏡板との変形量の差を小さくして、溶接接合部に作用する引き裂き荷重を低減して、耐圧容器としての耐圧強度を向上させるようにしている。
しかしながら、胴部の板厚を厚くすることで、体格が大きくなり、また重量も増加するという問題があった。 However, by increasing the thickness of the body part, there is a problem that the physique increases and the weight also increases.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、体格および重量の増加を伴うことなく、耐圧強度の向上を可能とする耐圧容器を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pressure resistant container capable of improving the pressure strength without increasing the physique and weight.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、円筒状の本体ハウジング(111)と、本体ハウジング(111)の端部開口を閉塞する端部ハウジング(112、113)とを備え、内部に所定の機器(130)が配設されて、所定内圧(Ps)が加えられる耐圧容器において、端部ハウジング(112、113)は、筒状を成して、本体ハウジング(111)の端部に重なり代をもって溶接接合される接合部(113a)と、端部開口の閉塞用の面を形成する端部形成部(113b)と、接合部(113a)および端部形成部(113b)を繋ぐ繋ぎ部(113c)とを有しており、端部形成部(113b)および繋ぎ部(113c)の少なくとも一部で、接合部(113a)よりも板厚が薄くなる部位が形成されたことを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, a cylindrical main body housing (111) and end housings (112, 113) for closing end openings of the main body housing (111) are provided, and a predetermined device (130) is provided therein. ) And the end housing (112, 113) is formed in a cylindrical shape and welded with an overlap to the end of the main body housing (111) in a pressure resistant container to which a predetermined internal pressure (Ps) is applied. A joint portion (113a) to be formed, an end portion formation portion (113b) that forms a closing surface of the end opening, and a joint portion (113c) that connects the joint portion (113a) and the end portion formation portion (113b). And at least part of the end portion forming portion (113b) and the connecting portion (113c) is characterized in that a portion having a thickness smaller than that of the joint portion (113a) is formed.
この耐圧容器(110)においては、内部に所定内圧(Ps)が作用することにより、本体ハウジング(111)は、太鼓状に変形する。また、端部ハウジング(112、113)の端部形成部(113b)は外側に膨らむように変形すると共に、その変形に伴って接合部(113a)は繋ぎ部(113c)を介して内側につぼまるように変形する。よって、本体ハウジング(111)と接合部(113a)との重なり代において溶接が成されていない部位は、互いに離れるように拡がり、溶接部(114)には応力が集中する。 In the pressure vessel (110), a predetermined internal pressure (Ps) acts on the inside thereof, so that the main body housing (111) is deformed into a drum shape. Further, the end portion forming portion (113b) of the end housing (112, 113) is deformed so as to bulge outward, and the joint portion (113a) is potted inward via the connecting portion (113c) along with the deformation. Deforms like a circle. Therefore, the site | part which is not welded in the overlap margin of a main body housing (111) and a junction part (113a) spreads away from each other, and stress concentrates on a welding part (114).
請求項1に記載の発明では、端部形成部(113b)および繋ぎ部(113c)の少なくとも一部で、接合部(113a)よりも板厚が薄くなる部位を形成するようにしているので、所定内圧(Ps)によって端部ハウジング(112、113)が変形しようとする際に、その変形を薄肉部で吸収して、接合部(113a)への変形を抑制することができるので、溶接部(114)への応力集中を抑制することができる。よって、体格および重量の増加を伴うことなく、耐圧容器(110)の耐圧強度を向上させることができる。 In the first aspect of the present invention, at least a part of the end portion forming portion (113b) and the connecting portion (113c) is formed with a portion where the plate thickness is thinner than the joint portion (113a). When the end housings (112, 113) are to be deformed by the predetermined internal pressure (Ps), the deformation can be absorbed by the thin-walled portion and the deformation to the joint portion (113a) can be suppressed. Stress concentration on (114) can be suppressed. Therefore, the pressure strength of the pressure vessel (110) can be improved without increasing the physique and weight.
請求項2に記載の発明では、板厚が薄くなる部位は、繋ぎ部(113c)に形成されたことを特徴としている。 The invention according to claim 2 is characterized in that the portion where the plate thickness is reduced is formed in the connecting portion (113c).
これにより、所定内圧(Ps)によって繋ぎ部(113c)が変形して、接合部(113a)への変形を効果的に吸収することができるので、耐圧容器(110)の耐圧強度を向上させることができる。 Thereby, the connecting portion (113c) is deformed by the predetermined internal pressure (Ps), and the deformation to the joint portion (113a) can be effectively absorbed, so that the pressure-resistant strength of the pressure-resistant container (110) is improved. Can do.
また、接合部(113a)、端部形成部(113b)、繋ぎ部(113c)のうち、薄肉部を繋ぎ部(113c)の領域のみに形成すれば良いので、全体を薄肉化する必要がなく、作り易さを向上させることができる。 In addition, it is only necessary to form the thin portion of the joining portion (113a), the end portion forming portion (113b), and the connecting portion (113c) only in the region of the connecting portion (113c), so that it is not necessary to make the whole thin. , Can improve the ease of making.
請求項3に記載の発明では、板厚が薄くなる部位は、端部形成部(113b)および繋ぎ部(113c)の全体に形成されたことを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that the portion where the plate thickness is reduced is formed in the entire end portion forming portion (113b) and connecting portion (113c).
これにより、所定内圧(Ps)によって端部形成部(113b)と繋ぎ部(113c)とが全体的に変形して、接合部(113a)への変形をより効果的に吸収することができるので、更に耐圧容器(110)の耐圧強度を向上させることができる。 As a result, the end portion forming portion (113b) and the connecting portion (113c) are entirely deformed by the predetermined internal pressure (Ps), and the deformation to the joint portion (113a) can be absorbed more effectively. Furthermore, the pressure strength of the pressure vessel (110) can be improved.
請求項4に記載の発明のように、所定の機器(130)は、作動流体を圧縮吐出する圧縮機構部(130)とすることができる。 As in the fourth aspect of the invention, the predetermined device (130) can be a compression mechanism (130) that compresses and discharges the working fluid.
これにより、耐圧性の高い圧縮機(100)を小型に構成できると共に、歪が小さい耐圧容器(110)のため、圧縮機構部(130)の歪の少ない信頼性ある圧縮機を構成できる。 As a result, the compressor (100) with high pressure resistance can be configured in a small size, and since the pressure vessel (110) with low distortion, a reliable compressor with less distortion of the compression mechanism section (130) can be configured.
また、請求項5に記載の発明のように、圧縮機構部(130)の作動流体を二酸化炭素としたものでは、使用される所定内圧が非常に高いものとなるので、本耐圧容器(110)を用いて特に小型軽量化に好適となる。 Further, when the working fluid of the compression mechanism section (130) is carbon dioxide as in the invention described in claim 5, the predetermined internal pressure used is very high, so that the pressure vessel (110) This is particularly suitable for reducing the size and weight.
尚、筒状の接合部(113a)とは本体ハウジング(111)との接合部に近接した筒状部を意味している。 In addition, the cylindrical joint part (113a) means the cylindrical part close to the joint part with the main body housing (111).
また、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Moreover, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3に基づいて説明する。図1は第1実施形態における耐圧容器としてのハウジング110を用いた電動圧縮機100の概略構造を示す断面図、図2は内圧Psによるハウジング110の変形状態を示す断面図、図3は図2中のIII部を示す拡大図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of an
図1に示すように、電動圧縮機100は、二酸化炭素(CO2)を冷媒(作動流体)とする冷凍サイクル装置(図示せず)に適用されるもので、内部に組み込まれたモータ部120によって圧縮機構部(所定の機器)130が駆動され、臨界圧を超える圧力にまで冷媒を圧縮して吐出する圧縮機としている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の電動圧縮機100は、図1に示す姿勢で載置されるものであり、回転駆動するモータ部120の回転軸線120aの延びる方向(図示X方向)が水平方向となる、所謂横置き型の電動圧縮機としている。
The
ただし、回転軸線120aの方向は厳密に水平方向である必要はなく、電動圧縮機100の内部を流通する流体が、重力の影響を受けた挙動をするときに、実質的に同一の挙動をするものであれば、水平方向から若干傾斜していてもかまわない。すなわち、回転軸線120aの延設方向は、実質的に水平方向であれば良い。
However, the direction of the
モータ部120および圧縮機構部130は、本体ハウジング111、端部ハウジング112、端部ハウジング113が互いに溶接によって接合されて形成されるハウジング110内に収容されている。
The
本実施形態では、本体ハウジング111、端部ハウジング112、113は、いずれも鉄製であり、本体ハウジング111は、円筒形状に形成され、端部ハウジング112、113は、いずれもキャップ状(浅い有底円筒状)に形成されている。そして、端部ハウジング112、113が、本体ハウジング111の両側開口端を閉塞するように溶接されている。
In this embodiment, the
端部ハウジング112、113は、共に深さが異なる有底円筒部材として形成されているが、基本構成は同一であり、以下、端部ハウジング113を用いてその内容を説明する。
The
端部ハウジング113は、円筒状を成して本体ハウジング111に接合される接合部113aと、ハウジング110における長手方向端部の開口を閉塞する閉塞用の面を形成する端部形成部113bと、有底円筒部材の底部外周側の曲げ部に対応して、上記接合部113aと端部形成部113bとを繋ぐ繋ぎ部113cとを有している。
The
そして、端部ハウジング113(112)においては、基本板厚をt1とする中で、繋ぎ部113cの領域に板厚が薄くなる部位が形成されている。即ち、繋ぎ部113cには板厚t2となる部位が形成されて、この板厚t2は、接合部113a、端部形成部113bの板厚t1よりも薄くなるように設定されている。繋ぎ部113cの板厚を薄くするためには、繋ぎ部113cに対して切削加工やプレス加工を行うことで対応可能である。尚、板厚t1としては、本体ハウジング111の板厚と同等のものとしている。
In the end housing 113 (112), a portion where the plate thickness is reduced is formed in the region of the connecting
上記のように形成された端部ハウジング112、113は、接合部113aの外径側面が本体ハウジング111の内径側面に内接するように挿入されて、本体ハウジング111の端部と、接合部113aの外径側面との間で全周に渡って溶接が成されて、ハウジング110として形成されている。溶接が成された部位は、溶接部114となっている。尚、端部ハウジング112の上面側には、冷媒が吸入される吸入口112aが設けられている。
The
ハウジング110内に形成されるモータ室123等の空間は、圧縮機構部130の吸入室141に連通しており、ハウジング110の内面には、所定内圧としての吸入冷媒圧力Ps(圧縮前の冷媒圧力、低圧側圧力)と実質的に同等の圧力が作用されるようになっている。即ち、本実施形態の電動圧縮機100は、ハウジング110の内壁面に圧縮吐出冷媒圧力より低い圧力が作用される、所謂低圧シェルタイプの電動圧縮機となっている。
A space such as the
本体ハウジング111内の端部ハウジング112側、および中間部には、それぞれ図示しない軸受けが固定された支持板115、およびフレーム116が設けられており、図示しない軸受けを介して駆動シャフト131が回転可能に支持されている。支持板115には連通孔115aが形成されており、端部ハウジング112および支持板115によって形成される吸入側空間112bとモータ室123とが連通するようになっている。また、フレーム116には連通孔116aが形成されており、モータ室123と吸入室141とが連通するようになっている。
A
モータ部120は、本体ハウジング111内に形成されるモータ室123に収容されるロータ部121とステータ部122とを備えている。ロータ部121は、駆動シャフト131に固定されており、ステータ部122はロータ部121の外周側で本体ハウジング111の内周面に圧入によって固定されている。そして、図示しない外部電源からの電力が、ステータ部122に供給されると、ロータ部121の回転に伴って駆動シャフト131が回転駆動されるようになっている。
The
圧縮機構部130は、内部部材としての可動スクロール132と固定スクロール133とを有する周知のスクロール式圧縮機構を成すものである。固定スクロール133は、本体ハウジング111内のフレーム116の反モータ部側に固定部材として固定されており、この固定スクロール133に噛み合うように可動部材としての可動スクロール132が配設されている。
The
可動スクロール132の反固定スクロール側には駆動シャフト131の先端部に設けられた偏心部131aが図示しない軸受けを介して挿入されている。そして、可動スクロール132は、図示しない自転防止機構によって駆動シャフト131の回転駆動に伴い固定スクロール133に対して公転するようになっている。
An
両スクロール132、133間の外周側には吸入室141が形成され、中心側に向けて圧縮室142が形成されている。また、固定スクロール133には、圧縮室142で圧縮された冷媒を吐出室143に吐出するための吐出ポート133aが形成されている。吐出ポート133aは固定スクロール133の中心部に設けられた孔として形成されており、吐出室143は、固定スクロール133の図示右方側(端部ハウジング113側、反モータ部側)に形成されている。また、固定スクロール133には、吐出室143からハウジング110の外部へ冷媒を吐出させる吐出口133bが設けられている。
A
端部ハウジング113と固定スクロール133との間は、端部側空間113dとして形成されており、図示しない連通路によってモータ室123と連通するようになっている。よって、ハウジング110内においては、吸入側空間112bとモータ室123と端部側空間113dとが互いに連通して、電動圧縮機100の作動中において冷媒から分離された潤滑油は、ハウジング110内の底部(下側)に溜まるようになっている。そして、潤滑油はモータ部120、圧縮機構部130の摺動部や軸受け部等に供給されるようになっている。
A space between the
次に、上記構成に基づく電動圧縮機100の作動を簡単に説明する。
Next, the operation of the
電動圧縮機100のモータ部120(ステータ部122)に電力が給電されると、モータ部120の駆動によって可動スクロール132が公転作動され、冷媒は、吸入口112aから吸入側空間112b→連通孔112a→モータ室123→連通孔116aを通り吸入室141に流入される。そして、冷媒は圧縮室142で圧縮されて、所定の吐出冷媒圧力Pdに達すると、吐出ポート133aから吐出室143に吐出される。例えば、−30℃〜50℃の吸入冷媒が圧縮室142で圧縮され、70℃〜150℃の外気温より温度が高い高温冷媒となって吐出される。
When electric power is supplied to the motor unit 120 (stator unit 122) of the
このような電動圧縮機100の作動において、ハウジング110の吸入側空間112b、モータ室123、端部側空間113dの内壁面には、図2に示すように、吸入冷媒圧力(所定内圧)Psが作用する。
In such an operation of the
すると、本体ハウジング111は、長手方向の中央部にて最も大きな変形量を伴う太鼓状に変形する。また、端部ハウジング112、113の端部形成部113bは中心部に最大変形量をもって外側に膨らむように変形すると共に、その変形に伴って接合部113aは、繋ぎ部113cを介して内側につぼまるように変形しようとする。
Then, the
よって、図3に示すように、本体ハウジング111と接合部113aとの重なり代において溶接が成されていない部位(本体ハウジング111の内径側面と、接合部113aの端部との間)は、図3中の矢印のように、互いに離れるように拡がり、溶接部114には応力が集中することになる。
Therefore, as shown in FIG. 3, a portion where welding is not performed in the overlap margin of the
しかしながら、本実施形態では、繋ぎ部113cの板厚t2を接合部113a、および端部形成部113bの板厚t1よりも薄くしているので、吸入冷媒圧力Psによって端部ハウジング112、113が変形しようとする際に、その変形を繋ぎ部113cの薄肉部で吸収して、接合部113aへの変形を抑制することができるので、本体ハウジング111の内径側面と、接合部113aの端部との間が拡がるような変形を抑制でき、溶接部114への応力集中を抑制することができる。よって、体格および重量の増加を伴うことなく、ハウジング110の耐圧強度を向上させることができる。
However, in the present embodiment, since the plate thickness t2 of the connecting
また、接合部113a、端部形成部113b、繋ぎ部113cのうち、薄肉部を繋ぎ部113cの領域のみに形成すれば良いので、端部ハウジング112、113の全体を薄肉化する必要がなく、作り易さを向上させることができる。
Moreover, since it is only necessary to form the thin portion of the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、端部ハウジング112、113の繋ぎ部113cの板厚t2を接合部113aの板厚t1よりも薄くなるように設定したが、図4に示すように、繋ぎ部113cに加えて、端部形成部113bにおいても薄くなるようにしても良い。つまり、端部形成部113bと繋ぎ部113cとが連続して板厚t2で形成されて、接合部113aの板厚t1よりも薄く形成されるようにしても良い。端部形成部113bと繋ぎ部113cとの薄肉化は、上記第1実施形態と同様に、切削加工やプレス加工にて、対応が可能である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the thickness t2 of the
これにより、冷媒吸入圧力Psによって端部形成部113bと繋ぎ部113cとが全体的に変形して、接合部113aへの変形をより効果的に吸収することができるので、更にハウジング110の耐圧強度を向上させることができる。
Thereby, the end
(その他の実施形態)
上記第1、第2実施形態では、繋ぎ部113cの板厚を薄くする場合、あるいは端部形成部113bおよび繋ぎ部113cの板厚を共に薄くする場合について説明したが、端部形成部113bの領域のみに薄肉部を形成するようにしても良い。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the case where the plate thickness of the connecting
また、端部ハウジング112、113の接合部113aの外径側面が本体ハウジング111の内径側面に内接するように挿入、溶接されてハウジング110が形成されるようにしたが、逆に、接合部113aの内径側面が本体ハウジング111の外径側面に被せられるようにして、本体ハウジング111の外径側面と接合部113aの端部とが溶接されて、ハウジング110が形成されるものとしても良い。
Further, the
また、ハウジング110の内壁面に吸入冷媒圧力Psが作用される低圧シェルタイプの電動圧縮機100としたが、これに限らず、ハウジング110の内壁面に吐出冷媒圧力Pdが作用する高圧シェルタイプの電動圧縮機や、吸入冷媒圧力Psと吐出冷媒圧力Pdとの中間圧力が作用する電動圧縮機に適用するようにしても良い。
Further, although the low-pressure shell type
また、モータ部120の回転軸線120a方向を実質的に水平方向とした横置き型の電動圧縮機100について説明したが、回転軸線方向は水平方向に限定されるものではない。例えば、回転軸線120a方向が実質的に垂直となる所謂縦置き型の電動圧縮機であっても、本発明を適用して有効である。
Moreover, although the horizontal type
また、圧縮機構部130は、スクロール式圧縮機構であったが、これに限定されるものではなく、例えばベーン式の圧縮機構部であっても良い。
Moreover, although the
また、冷媒は二酸化炭素であり圧縮機構部130で超臨界圧まで圧縮加圧するものであったが、これに限定されるものではない。圧縮後の圧力が臨界圧以下であっても良いし、冷媒にフロン等を用いるものであっても良い。
The refrigerant is carbon dioxide and is compressed and pressurized to the supercritical pressure by the
また、耐圧容器としてのハウジング110の内部に配設される機器として、モータ部120、および圧縮機構部130としたが、これに限らず、冷媒を流入させる流入部、冷媒の気液を分離する気液分離部、気相冷媒あるいは液相冷媒を流出させる流出部を内設機器とするアキュムレータやレシーバ等に適用しても良い。
In addition, although the
100 電動圧縮機
110 ハウジング(耐圧容器)
111 本体ハウジング
112 端部ハウジング
113 端部ハウジング
113a 接合部
113b 端部形成部
113c 繋ぎ部
130 圧縮機構部(所定の機器)
100
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記本体ハウジング(111)の端部開口を閉塞する端部ハウジング(112、113)とを備え、
内部に所定の機器(130)が配設されて、所定内圧(Ps)が加えられる耐圧容器において、
前記端部ハウジング(112、113)は、
筒状を成して、前記本体ハウジング(111)の端部に重なり代をもって溶接接合される接合部(113a)と、
前記端部開口の閉塞用の面を形成する端部形成部(113b)と、
前記接合部(113a)および前記端部形成部(113b)を繋ぐ繋ぎ部(113c)とを有しており、
前記端部形成部(113b)および前記繋ぎ部(113c)の少なくとも一部で、前記接合部(113a)よりも板厚が薄くなる部位が形成されたことを特徴とする耐圧容器。 A cylindrical body housing (111);
An end housing (112, 113) for closing an end opening of the main body housing (111),
In a pressure vessel in which a predetermined device (130) is disposed and a predetermined internal pressure (Ps) is applied,
The end housings (112, 113) are
A joining portion (113a) which has a cylindrical shape and is welded to the end portion of the main body housing (111) with an overlap margin;
An end forming portion (113b) that forms a closing surface of the end opening;
A connecting portion (113c) that connects the joint portion (113a) and the end portion forming portion (113b);
A pressure-resistant container, wherein at least a part of the end portion forming portion (113b) and the connecting portion (113c) is formed with a portion whose thickness is thinner than that of the joining portion (113a).
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