JP2011007077A

JP2011007077A - アキュムレータ一体型圧縮機

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Publication number: JP2011007077A
Application number: JP2009149268A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kokubu; 忍國分; Yasuyuki Akahori; 康之赤堀; Toshiaki Iwasaki; 俊明岩崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP5173948B2

Abstract

【課題】部品数を少なくでき、製造が容易で試験も簡単なアキュムレータ一体型圧縮機を得る。
【解決手段】直径が一様に形成された、または、軸方向の一端部側及び／もしくは他端部側が段部に連なる大径部Ａ１、Ａ２に形成された第１の円筒状シェル１と、この第１の円筒状シェルの内部に軸方向に並設されたステータ２及び圧縮機構部３と、上記第１の円筒状シェルの周りに所定間隙を介して配設され、軸方向一端部が上記ステータの反圧縮機構部側端部近傍に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、軸方向他端部が上記ステータと上記圧縮機構部との間の部分に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、上記第１の円筒状シェルの外周面との間にアキュムレータ空間１０を形成する第２の円筒状シェル９とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷凍サイクルを利用する例えば冷蔵、冷凍、空調、温水機器などに好ましく用いられるアキュムレータ一体型圧縮機に関するものである。

従来のアキュムレータ一体型圧縮機として、密閉容器であるシェルの外周面に上ケーシング、胴ケーシング、下ケーシングからなるケーシングを固定することによりアキュムレータ空間を形成し、アキュムレータの剛性を増大させ、振動を軽減させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。また、開口端にフランジ部を有する第１の有底円筒ケース（潤滑油を貯蔵する）とその円筒ケースのフランジ部の外縁に取り付けられる蓋体で密閉容器を構成すると共に、有底円筒ケースの外周に第２の有底円筒ケースを固定し、アキュムレータ空間を形成するようにしたものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−２４８７１７号公報（第１頁、図１）実公平４−４４８６９号公報（第２頁、第２図）

上記のような従来のアキュムレータ一体型圧縮機においては、アキュムレータ空間内に吸入管を設置していると共に、圧縮機構部のシェルとの固定部（溶接で固定される場合がある）を内在するため、下記のような課題を有する。
（１）圧縮機構部及びステータを内在するシェルの外周にケーシングを固定するため、少なくとも３つのケーシング部品からケーシングを構成しており、部品費用が大となる。また、特許文献２のような構造では特許文献１のような構造に比べて部品点数が削減されるが、第２の有底円筒ケーシングを製作する際、設備費が高価な静水圧プレス法を用いるか、材料の延性、降伏強度等、必要な機械的強度を合わせ持つ特殊材料を素材として絞りプレス加工するか何れかの方法で加工する必要があり、何れにしても部品が高価となる。

（２）通常、容器の密閉性を確認するため、製品を完成状態で水没させ、吐出管あるいは吸入管より内部に気体を封入し、気泡の発生の有無を確認することにより密閉性を判定するが（水没試験と呼ぶ）、この方法で密閉性を確認する場合、圧縮機構部とシェルに取り付けられた吸入管の接合部及び圧縮機構部とシェルの固定部がアキュムレータ空間内部に存在するため、製品の完成状態で気泡の発生位置を特定することが困難であり、品質管理上の問題を生じる。なお、アキュムレータ空間内部に圧縮機構部とシェルに取り付けられた吸入管の接合部及び圧縮機構部とシェルの固定部の気密状態を確認するため、アキュムレータを固定する前に水没試験をする方法があるが、アキュムレータの固定部分も気密性を要求されるため、アキュムレータ固定前と固定後の２回の試験をする必要があり、試験コストが増大する。

この発明は、上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、部品数を少なくでき、製造が容易で試験も簡単なアキュムレータ一体型圧縮機を得ることを目的としている。

この発明に係るアキュムレータ一体型圧縮機は、直径が一様に形成された、または、軸方向の一端部側及び／もしくは他端部側が段部に連なる大径部に形成された第１の円筒状シェルと、この第１の円筒状シェルの内部に軸方向に並設されたステータ及び圧縮機構部と、上記第１の円筒状シェルの周りに所定間隙を介して配設され、軸方向一端部が上記ステータの反圧縮機構部側端部近傍に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、軸方向他端部が上記ステータと上記圧縮機構部との間の部分に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、上記第１の円筒状シェルの外周面との間にアキュムレータ空間を形成する第２の円筒状シェルと、を備えるようにしたものである。

この発明においては、第１の円筒状シェルと第２の円筒状シェルからなる２つの部品に挟まれた空間によってアキュムレータを形成するようにしたので、部品数が削減され、製造も容易であり、従って安価にできる。また、第１の円筒状シェルと第２の円筒状シェルの接合部、アキュムレータ空間に対する冷媒ガスの吸入管や、アキュムレータ空間から圧縮機構部に冷媒ガスを送給する送出管の接合部、及び圧縮機構部と第１の円筒状シェルの固定部等を何れも外から見える部分に配設することが可能となるので、気密状態を製品の完成状態で容易に確認することができる。

この発明の実施の形態１によるアキュムレータ一体型圧縮機を概念的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。図１に示された第１の円筒状シェルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。図１に示されたアキュムレータの外殻部分である第２の円筒状シェルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。図１に示された第２の円筒状シェルに設けられた送出管の接続部近傍を拡大して示す断面図。図１に示された第１の円筒状シェルを加工する際に用いる拡管機の要部を概念的に示す図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における矢視断面図。図５に示された拡管機による加工工程を説明する図であり、（ａ）は一端部を拡管した状態を示す側面断面図、（ｂ）は他端部を拡管した状態を示す側面断面図。この発明の実施の形態２によるアキュムレータ一体型圧縮機の要部を概念的に示す縦断面図。この発明の実施の形態３によるアキュムレータ一体型圧縮機の要部を概念的に示す縦断面図。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるアキュムレータ一体型圧縮機について図１〜図６を参照して説明する。図において、アキュムレータ一体型圧縮機は、中央部が括れた形状で軸方向に２つの段部Ａ１、Ａ２を有する第１の円筒状シェル（段付中間シェル）１、この第１の円筒状シェル１の内部の括れた小径部分に焼嵌によって固定されたステータ２、第１の円筒状シェル１の図の下側の大径部１ｂの内側に溶接で固定された圧縮機構部３を備えている。第１の円筒状シェル１の下側の大径部１ｂの外周上には、圧縮機構部３を溶接固定したときに形成された溶接ナゲット４が複数箇所存在する。第１の円筒状シェル１の上方の大径部１ａの端部には上部シェル５が溶接により固定され、下方の大径部１ｂの端部には下部シェル６が溶接固定され、上記第１の円筒状シェル１、上部シェル５、及び下部シェル６によって密閉容器を形成している。

なお、上部シェル５及び下部シェル６の第１の円筒状シェル１に対する溶接部は図示されていない。また、各シェルの肉厚は誇張して図示されている。上部シェル５の上端部には圧縮機構部３で圧縮されたガスを密閉容器外に吐出するための吐出管７、外部の駆動電源を接続し、ステータ２に電力を通電させるためのガラス端子８が固定されている。なお、ステータ２とガラス端子８を接続する配線は図示されていない。第１の円筒状シェル１の外周部には、軸方向に離間された上方の段部Ａ１と下方の段部Ａ２の大径部１ａ、１ｂ相互に跨るように第２の円筒状シェル（アキュムレータシェル）９が嵌合され、第１の円筒状シェル１の各大径部１ａ、１ｂにおいてそれぞれ溶接固定され、第１の円筒状シェル１の外周面との間に環状のアキュムレータ空間１０を形成している。なお、第２の円筒状シェル９の上下両端には、溶接の際形成された円周溶接部１１が形成されている。

第２の円筒状シェル９の外周部には、該第２の円筒状シェル９の外部から潤滑油が混合している冷媒ガスを吸入するための吸入管１２、及びアキュムレータ空間１０で潤滑油と分離した冷媒ガスを圧縮機構部３に送出するための送出管１３が溶接固定されている。送出管１３は、管継手１４を介して、連通管１５にろう付けで固定され、連通管１５は圧縮機構部３の吸入口１６に接続されている。上記送出管１３は図４に示すように略Ｌ字状で曲げ部が滑らかな曲線の流路形状をしており、アキュムレータ空間１０で分離したガスと潤滑油の内、比較的軽いガスをアキュムレータ空間１０の上部空間より吸入する機能を有する。また、送出管１３の中央部には小穴１７が開けられており、この小穴１７よりアキュムレータ空間１０で分離され、下部に溜まった潤滑油（図４では図示省略）の内、吐出管７から流出する潤滑油に見合う適量の油が圧縮機構部３内に導かれ、潤滑油は冷媒ガスと共に循環される。

次に、上記第１の円筒状シェル１の製造方法の一例として拡管機を用いた塑性加工による製造について図５、図６を参照して説明する。拡管機は、円錐形状をした拡管芯金２０と、内径側に拡管芯金２０の外周面に当接するテーパ斜面を持つ分割円筒形状の拡管外金２１と、芯金ロッド２２を介して拡管芯金２０を図の右方向に引き寄せる芯金引き機構２３からなっている。なお、拡管外金２１には段部Ａ１、Ａ２を形成するための凸部２１ａが図の右端部に形成されている。第１の円筒状シェル１を得るには、先ず、第１の円筒状シェル１に加工する円筒部材１００を図５（ａ）に示すように拡管機にセットする。

次に、芯金引き機構２３によって、芯金ロッド２２を図６（ａ）の矢印Ｂに示す方向に引き寄せると、芯金ロッド２２に連結された円錐形状の拡管芯金２０が拡管外金２１のテーパ部分に接触し、くさび効果により拡管外金２１の形状に沿って、円筒部材１００の図の右端部が径方向に拡張され、一方の段部Ａ１と段部Ａ１に連なる大径部１ａが形成される。次に、その円筒部材１００の左右を反転させて、再び拡管機にセットして、同様に拡管を行うことにより、図６（ｂ）に示すように、他端部側にも段部Ａ２と段部Ａ２に連なる大径部１ｂが形成された所望の第１の円筒状シェル１を得ることができる。なお、図６に例示した拡管芯金２０は分割個数が８個であるが、これに限定されるものではない。また、段部Ａ１、Ａ２の形状は図の左右で異なるようにしても差し支えない。

上記段部Ａ１は、ステータ２の反圧縮機構部側端部近傍に位置するように形成され、段部Ａ２はステータ２と圧縮機構部３の間部に位置するように形成される。そして、図１（ｂ）に示すように圧縮機構部３の溶接固定位置、及びアキュムレータ空間１０から圧縮機構部３に冷媒ガスを導入するための吸入口１６は、第２の円筒状シェル９と第１の円筒状シェル１との下側の溶接個所（円周溶接部１１）よりも図の下方部の大径部１ｂに配設されている。なお、圧縮機構部３としては、ステータ２に通電することで回転するロータ１８が挿設されている偏心部を持つクランクシャフト、シリンダ、ベーン、バネ、ロータにより構成される例えば一般的なロータリ圧縮機（何れも詳細図示省略）などが好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。また、下部シェル６の底部には、圧縮機構部３の潤滑のための潤滑油１９が貯留されている。

次に、動作について説明する。上記のように構成された実施の形態１のアキュムレータ一体型圧縮機は、冷凍サイクルを利用する例えば空調装置、冷蔵装置、冷凍装置、温水装置などの冷媒回路（図示省略）に挿入され、ヒートポンプの駆動源として用いられる。なお、圧縮機構部の動作、冷凍サイクルの動作などは、よく知られた従来の技術によるものと同様であるので、説明を省略する。アキュムレータ空間１０に流入した油を含む冷媒ガスは、送出管１３に至る間に冷媒ガスと油に分離し、分離した軽いガスはアキュムレータ空間１０の上部空間から送出管１３、連通管１５を経て圧縮機構部３に送給される。また、アキュムレータ空間１０の底部に溜まった潤滑油１９は送出管１３に設けられた小穴１７から圧縮機構部３内に一定の流量で流出する。

上記のように構成された実施の形態１によれば、第１の円筒状シェル１を、軸方向の両端部に直径が拡大された２つの段部Ａ１、Ａ２と、この段部Ａ１、Ａ２にそれぞれ連なる大径部１ａ、１ｂを有する形状とし、第２の円筒状シェル９を、上記第１の円筒状シェル１の２つの段部Ａ１、Ａ２に跨るように設けられた円筒体とし、該第２の円筒状シェル９を第１の円筒状シェル１の段部Ａ１、Ａ２外周面に溶接固定することでアキュムレータ空間１０を形成したので、アキュムレータの剛性を高めることができる。その結果、振動が低減されると共に、ステータ２に比べて比較的温度の低いアキュムレータ空間１０内のガス及び油がステータ２の熱を奪うため、ステータ２の温度上昇による効率低下を防止することもでき、省エネルギーとなる。

また、アキュムレータ空間１０は、第１の円筒状シェル１と第２の円筒状シェル９の２部品で形成したので、部品点数が少なく小型で安価にできる。また、第１の円筒状シェル１を拡管によって加工するようにしたので、設備費用を比較的安価に収めることができる。また、拡管による塑性加工は有底円筒ケーシングを製造するよりも比較的小さい変形率で所望の形状に加工できるため、比較的延性の少ない安価な材料を素材とすることができると共に、特にアキュムレータ空間１０の圧力が高い場合で考慮が必要な変形に伴う板厚減少が小さいという利点がある。また、成形加工が容易であるのでエネルギー消費も削減できる。

さらに、圧縮機構部３と第１の円筒状シェル１に取り付けられた吸入口１６の接続部、圧縮機構部３と第１の円筒状シェル１の固定部、アキュムレータ空間１０の円周溶接部１１、第２の円筒状シェル９と吸入管１２の接続部、及び第２の円筒状シェル９と送出管１３、管継手１４の接続部は、何れも外部から直接目視できる部分に設けられているため、例えば水没試験による気密性の確認が容易であり、製品の完成状態で確認することも容易である。このため歩留まりの向上を図ることも容易である。また、圧縮機構部３は大径部１ｂに設けられるため、直径の大きな圧縮機構を装置できる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るアキュムレータ一体型圧縮機について図７を参照して説明する。なお、各実施の形態及び各図を通じて同一または相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。図において、第１の円筒状シェル１は、直径が一様の円筒体から構成されている。一方、直径が第１の円筒状シェル１よりも所定寸法大きい第２の円筒状シェル９は、軸方向両端部の直径がそれぞれ縮小され最小内径が第１の円筒状シェル１の外径と同一か若干大きい段部Ｃ１、Ｃ２が形成されている。そして、第２の円筒状シェル９の図の上端部はステータ２の反圧縮機構部側端部近傍に対応する第１の円筒状シェル１の外周面に接合され、下端部はステータ２と圧縮機構部３との間に対応する第１の円筒状シェル１の外周面に接合されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２においては、実施の形態１と同様の作用効果が得られる他、実施の形態１と同一外径のステータ２を用いた場合、第１の円筒状シェル１の上端及び下端に装着する上部シェル５、及び下部シェル６（図１参照）の直径を、実施の形態１よりも小さくできる。そのため、接合部に要求される耐圧設計も有利になる。また、ステータ２、圧縮機構部３、上部シェル５、及び下部シェル６などの構成部材を、アキュムレータを一体化しない他の機種と共用化できるなどの効果が得られる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るアキュムレータ一体型圧縮機について図８を参照して説明する。図において、第１の円筒状シェル１は、図の下側端部にのみ段部Ａ２に連なる大径部１ｂが設けられている。一方、直径が第１の円筒状シェル１よりも所定寸法大きい第２の円筒状シェル９は、図の上端部側の直径が縮小され、最小内径が第１の円筒状シェル１の外径と同一か若干大きい段部Ｃ１が形成されている。そして、第２の円筒状シェル９の図の上端部はステータ２の反圧縮機構部側端部近傍に対応する第１の円筒状シェル１の外周面に接合され、下端部はステータ２と圧縮機構部３との間に対応する第１の円筒状シェル１の大径部外周面に接合されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態３においては、実施の形態１と同様の作用効果が得られる他、第１の円筒状シェル１は、軸方向の一端部側にのみ段部Ａ２を形成すればよいので、図５に例示する拡管機を用いる場合、ワークを加工の途中で反転させる必要がなくなり、製造が容易となる。第２の円筒状シェル９についても同様に製造が容易であるなどの効果が得られる。なお、第１の円筒状シェル１及び第２の円筒状シェル９の段部の位置を図の上下反対に配設しても差し支えない。

なお、上記接合部は溶接あるいはろう付けとしたが、接合手段は特に限定されるものではなく、何れでもよい。また、圧縮機構部３の例としてシリンダが１つのシングルロータリ圧縮機を概略図として示したが、圧縮機構部３の構成は限定されるものではなく、例えば２シリンダ式の圧縮機構部としても良く、その際は、吸入部１６、連通管１５が２本になり、第２の円筒状シェル９に固定される。また、送出管１３と連通管１５の固定に際して、実施の形態では管継手１４を介して接続したが、直接接続してもよい。さらに、吸入管１２と送出管１３の位相を、１８０度としたが、所望の油分離機能を有すればそれ以外の位相差であっても差し支えない。

また、実施の形態１において、第１の円筒状シェル１の段部Ａを２箇所としたが、２箇所以上でも良く、その場合、アキュムレータの断面２次モーメントが増加し、その結果アキュムレータの剛性が増加する効果がある。その他、第１の円筒状シェル１及び第２の円筒状シェル９の双方に段部を設け、あるいは第１の円筒状シェル１の大径部１ａ（１ｂ）の外径と、第２の円筒状シェル９の外径が同じになるように形成するなど、この発明の範囲内で適宜変形や変更が可能であることは言うまでもない。

１第１の円筒状シェル、１ａ、１ｂ大径部、２ステータ、３圧縮機構部、５上部シェル、６下部シェル、７吐出管、９第２の円筒状シェル、１０アキュムレータ空間、１１円周溶接部、１２吸入管、１３送出管、１４管継手、１５連通管、１６吸入口、１７小穴、１８ロータ、１９潤滑油、２０拡管芯金、２１拡管外金、２１ａ凸部、２２芯金ロッド、２３芯金引き機構、１００円筒部材、Ａ１、Ａ２、Ｃ１、Ｃ２段部。

Claims

直径が一様に形成された、または、軸方向の一端部側及び／もしくは他端部側が段部に連なる大径部に形成された第１の円筒状シェルと、この第１の円筒状シェルの内部に軸方向に並設されたステータ及び圧縮機構部と、上記第１の円筒状シェルの周りに所定間隙を介して配設され、軸方向一端部が上記ステータの反圧縮機構部側端部近傍に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、軸方向他端部が上記ステータと上記圧縮機構部との間の部分に対応する上記第１の円筒状シェルの外周部に固定され、上記第１の円筒状シェルの外周面との間にアキュムレータ空間を形成する第２の円筒状シェルと、を備えたことを特徴とするアキュムレータ一体型圧縮機。
上記第１の円筒状シェルは、軸方向の両端部に直径が拡大された２つの段部を有し、上記第２の円筒状シェルは、上記第１の円筒状シェルの２つの段部に跨るように設けられた円筒体からなることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ一体型圧縮機。
上記第１の円筒状シェルは直径が一様に形成され、上記第２の円筒状シェルは、軸方向両端部の直径が縮小形成されてなることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ一体型圧縮機。
上記アキュムレータ空間に対する冷媒ガスの吸入管、及び上記アキュムレータから上記圧縮機構部に冷媒ガスを送給する送出管は、上記第２の円筒状シェルを貫通するように取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のアキュムレータ一体型圧縮機。
上記アキュムレータ空間は、少なくとも一部が上記ステータに対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のアキュムレータ一体型圧縮機。
上記段部は拡管機によって形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のアキュムレータ一体型圧縮機。