JP2011236747A - 密閉形圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、密閉容器のフタ部，ソコ部，ケース部の形状がＣＯ₂冷媒用圧縮機のように高圧力用に板厚が厚くなったもので、且つ、溶接箇所が曲面であった場合でも、接続配管を確実に溶接できる接続配管構造を提供することにある。
【解決手段】上記目的を達成するため本発明は、吸込パイプと密閉容器とを接合する接続配管を有する高圧チャンバ型の密閉型圧縮機において、前記密閉容器のフタ部に配設された貫通穴と、前記接続配管と、前記接続配管に設けられた環状の突起部と、でロウ溜まり部を構成し、前記ロウ溜まり部を利用して前記密閉容器と前記接続配管とをロウ付けすることを特徴とする高圧チャンバ型の密閉型圧縮機。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷媒を圧縮する密閉形圧縮機等に係り、特に圧縮機と冷凍サイクルを連結する密閉容器外周部に挿入された接続配管の溶接性を高める配管の構造に関する。

ルームエアコンやヒートポンプ給湯機等に用いられる圧縮機では、冷凍サイクルと連結するために、圧縮機の密閉容器に接続配管が接続されている。接続配管には、圧縮機から圧縮された冷媒ガスが冷凍サイクルへ吐き出される吐出配管、冷凍サイクルから圧縮機へ冷媒ガスが流入する吸込配管がある。この接続配管は、密閉容器の胴体に溶接接続されており、胴体にはフタ部，ソコ部，ケース部が存在する。

圧縮機は、レシプロ，ロータリ，スクロール等様々な圧縮機構部があり、それぞれ、圧縮機構部は駆動軸を介して電動機部と連結されており、圧縮された冷媒ガスは、吐出配管を介して冷凍サイクルへ、冷凍サイクルから流入する冷媒ガスは吸込配管へと戻ることで冷凍サイクルを構成する。

圧縮機は縦形圧縮機，横形圧縮機とがあり、上述した圧縮機構部と関連して、様々な部分に接続配管である吐出配管や吸込配管が接続されている。例えば、縦形圧縮機の場合には、フタ部に吸込配管、ケース部に吐出配管を設けた構造や、フタ部に吐出配管、ケース部に吸込配管を設けた構造がある。また、例えば、横形圧縮機には、上述の構造の他に、フタ部に吸込配管、ソコ部に吐出配管を設けた構造などがある。よって、接続配管とフタ部，ソコ部，ケース部の溶接については、接続配管の挿入位置や挿入角度の他に、フタ部，ソコ部，ケース部の形状が平面のものもあれば、曲面のものもあり、且つ、材質，板厚などにより、溶接技術や治具の問題、作業性が悪く溶接不良やコストの問題など多くの問題があった。

これらの問題に対して、吸込配管を胴体に溶接する際に、吸込配管の傾きを防止し、圧縮機の組立時に高度な溶接技術や治具を必要とせず、作業性やコスト的に有利な技術がある。この技術は吸入配管の外周部にフタ部へ嵌入するためのフランジを備えた吸込配管とは別体のガイド環を装着し、吸入配管の傾きを防止するものである。

特開２００１−２８０２６６号公報

しかし、特許文献１では吸入配管と別にガイド環を設けるため、吸込配管とガイド環とフタ部を溶接することになり、従来よりも溶接時間を要することとなる。また、ガイド環は平坦面に設ける構造となっており、フタ部が曲面の場合には適用することは難しい。

近年、地球環境の問題対応から自然系冷媒が冷凍サイクルで使用されることがあり、二酸化炭素などを冷媒（以後ＣＯ₂冷媒と示す）にした機器がある。ＣＯ₂冷媒は冷媒の特性上、例えばＨＦＣ系冷媒Ｒ４１０Ａ等の従来の冷媒よりも作動圧が高く、高圧力側で最大１４〜１５ＭＰａとなり、胴体の耐圧が求められ、フタ部，ソコ部，ケース部の板厚を厚くして耐圧を確保する必要がある。

特許文献１をＣＯ₂冷媒で使用した場合、フタ部の板厚が厚くなるため、フタ部を加熱する時間が増え、更に、吸込配管とガイド環とフタ部をそれぞれ溶接するため、溶接時間が従来よりも更に長くなる。溶接時間が長くなると、溶接部に浸透したロウ材が冷却される時間のバラツキが大きくなり、加熱され溶けたロウ材が硬化する箇所も変動するため、溶接の安定性が悪化しフタ部から冷媒ガスが漏れるといった不良が生ずる虞がある。

以上の課題に鑑み、本発明の目的は、密閉容器のフタ部，ソコ部，ケース部の形状がＣＯ₂冷媒用圧縮機のように高圧力用に板厚が厚くなったもので、且つ、溶接箇所が曲面であった場合でも、接続配管を確実に溶接できる接続配管構造を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、
吸込パイプと密閉容器とを接合する接続配管を有する高圧チャンバ型の密閉型圧縮機において、
前記密閉容器のフタ部に配設された貫通穴と、前記接続配管と、前記接続配管に設けられた環状の突起部と、でロウ溜まり部を構成し、
前記ロウ溜まり部を利用して前記密閉容器と前記接続配管とをロウ付けすることを特徴とする。

本発明によれば、接続配管の溶接が確実な圧縮機を実現することができる。

第一実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図。 図１のフタチャンバ２０３ａと接続配管３００の組付け状態。 フタチャンバ２０３ａ。 接続配管３００。 フタチャンバ２０３ａ。 第二実施形態のフタチャンバ２０３ａと接続配管４００の組付け状態。 接続配管４００。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

第一の実施形態を以下詳細に説明する。

まず、図１において構成を説明する。旋回スクロール部材２を噛み合わせた固定スクロール部材１を、シャフト９が下部に突出したフレーム１５にネジ固定して圧縮部２００を形成する。このとき、フレーム１５と旋回スクロール部材２の間にオルダムリング５を組み込む。圧縮部２００から突出したシャフト９の下方には、駆動部であるモータ１７の回転運動部であるロータ１７ａが固定され、それと外周面で対向する位置にモータ１７の静止部であるステータ１７ｂが配されている。これら圧縮部２００とシャフト９で連繋された駆動部であるモータ１７を密閉容器２０３で包含する。密閉容器２０３はフタチャンバ２０３ａ，ソコチャンバ２０３ｂ，ケース２０３ｃで構成している。

圧縮部にガスを送り込む吸込みパイプ１８は、密閉容器２０３を貫通して圧縮部２００の吸込み空間まで挿入している。吐出パイプ１９は、内側Ｄパイプ口１９ａを介して挿入されている。

フレーム１５には筒状遮蔽体２０８を圧縮部２００の下面にビス固定する。この筒状遮蔽体２０８は金属製の遮蔽体ベース２０８ａと圧縮機内での使用環境下で信頼性が確認されたプラスチック製の遮蔽リング２０８ｂとをビス留めして構成されており、ステータ１７ｂの巻線に接触しても問題無いように絶縁性を確保している。この筒状遮蔽体２０８の下端は巻線１７ｃの上部に接するか極めて近づけて配置される。これにより、下部流通口２０１と内側Ｄパイプ口１９ａはともに筒状遮蔽体２０８の外側に配される。

次に、動作を説明する。モータ１７で駆動されたシャフト９は旋回スクロール部材２の旋回運動によって吸込みパイプ１８から流入した冷媒ガスを圧縮部２００で圧縮し、吐出口１ａから密閉容器内へ吐出する。その後、吐出パイプ１９を通過することで冷凍サイクルへ高圧となった冷媒ガスを供給する。

次に給油について説明する。固定スクロール部材１に組み込まれた背圧制御弁１００により旋回スクロール部材２の背面空間である背圧室１６の圧力は中間的な圧力に制御される。吐出口１ａが密閉容器内に臨んでいるため密閉容器内は吐出圧となり、このような圧縮機は高圧チャンバ型と呼ばれる。これらの圧力差により、下部の貯油室２１０からオイルがシャフトの縦穴９ａを通って上昇し、軸受部を潤滑した後、背圧室１６に入る。そこでオルダムリング５を潤滑した後、背圧制御弁１００を通って、両スクロール部材間で形成される吸込み室と圧縮室にオイルが注入される。吸込み室と圧縮室との隙間での漏れを低減し、圧縮機の効率を向上させる。そして、このオイルは、ミスト状になって吐出口１ａより吐出され、密閉容器の壁面を通過して、貯油室２１０へ戻る。

吸込みパイプ１８と密閉容器２０３は、接続配管３００によって接合されている。図２，図３，図４に示すように、接続配管３００には本発明の第一実施形態に所要の構成要素である突起部３０１が設けられている。この突起部３０１はフタチャンバ２０３ａの内壁と外壁を貫通する貫通穴３０２の内壁側貫通穴３０３の輪郭形状を有した突起状となっている。突起部３０１の外径Ｄ１は、内壁側貫通穴３０３の外径Ｄ２以上の寸法としている。

次にフタチャンバ２０３ａと接続配管３００の溶接方法について説明する。接続配管３００はフタチャンバ２０３ａの内壁側から挿入し、内壁側貫通穴３０３と突起部３０１の輪郭形状が略一致するように治具にて固定する。本実施例の密閉容器２０３は鉄を材料とし、接続配管は銅を材料としているため、ロウ付けを行う際には、銅および鉄を加熱し溶接する際の酸化を防止するためにフラックスを使用する。フラックス使用後、リング状ロウ材をＡ１部の方向から挿入し、Ａ２部にて溶接する。本実施例では、接続配管３００に突起部３０１を設けているため、溶融したロウ材が貫通穴３０２と接続配管３００との隙間に浸透し、貫通穴３０２と接続配管３００と突起部３０１とによりロウ溜まり部３０４が構成されることとなる。

特にＣＯ₂冷媒のように高圧力を必要とするフタチャンバ２０３ａの場合には、板厚が従来のＲ４１０Ａの２〜３倍（５〜８mm）となるために、フタチャンバ２０３ａには溶接時の加熱時間が必要となる。このためフタチャンバ２０３ａの溶接付近の加熱状態が不安定となる。温度分布にバラツキが生じ溶融したロウ材が冷却するバラツキが大きくなり、更にフタチャンバ２０３ａは、曲面を持った形状となっているために、溶融したロウ材が重力などによって偏った方向に流動されることとなる。

しかし、本実施例では、突起部３０１によりロウ溜まり部３０４が設けられているために上記の問題が発生することは無く、安定した溶接を行うことができる。従来の薄板材の溶接方法ではロウ溜まり部３０４が無いために、溶接箇所の表面のみにロウ材が浸透し、密閉容器２０３の耐圧が確保できないが、本実施例では溶接する板厚が厚くなる場合、ロウ溜まり部３０４を構成するために上記問題が発生することはない。本実施例では、ロウ材は銀ロウを、溶接は高周波溶接を使用する場合として説明したが、炉中ロウ付けの場合は酸化を防止する機能が設備に装備されているためにフラックスを使用しなくても構わない。

図４，図５に示すように、フタチャンバ２０３ａの貫通穴３０２は工作機械等でドリル加工するだけではなく、プレス等による打ち抜き加工で形成しても構わない。打ち抜き加工の場合、打ち抜きプレス型の方向によっては、フタチャンバ２０３ａの内壁側貫通穴３０３と外壁側貫通穴３０５の形状が異なってしまう。フタチャンバ２０３ａの外壁側から打ち抜いた場合、内壁側貫通穴３０３の外径はダレが生じ、外壁側貫通穴３０５よりも大きく、更に接続配管３００と貫通穴３０２の隙間にバラツキが生じる。

しかし、本実施例では、接続配管３００の突起部３０１の形状を内壁側貫通穴３０３の輪郭形状を有した突起状とし、突起部３０１の外径Ｄ１は、内壁側貫通穴３０３の外径Ｄ２以上の寸法としているため、ロウ溜まり部３０４（図示しない）が存在し、安定した溶接を行うことが可能となり、安価で生産性の向上が可能となる。

また、接続配管３００は突起部３０１を切削加工により設けても、プレス成形により設けてもかまわない。プレス成形で設けることで安価な接続配管３００を製作することが可能であり、コスト面では有利となる。

次に、本発明の第二実施形態について図３，図６，図７を用いて説明する。この第二実施形態は、次に述べる点で第一実施形態と相違するものであり、その他の点については第一実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

接続配管４００には本発明の第二実施形態に所要の構成要素である突起部４０１が設けられている。この突起部４０１はフタチャンバ２０３ａの内壁と外壁を貫通する貫通穴４０２の外壁側貫通穴４０３の輪郭形状を有した突起状となっている。突起部４０１の外径Ｄ１は、外壁側貫通穴４０３の外径Ｄ３以上の寸法としている。

接続配管４００はフタチャンバ２０３ａの外壁側から挿入し、外壁側貫通穴４０３と突起部４０１の輪郭形状が略一致するように治具にて固定する。本実施例の密閉容器は鉄を材料とし、接続配管は銅を材料としているため、ロウ付けを行う際には、銅および鉄を加熱し溶接する際の酸化を防止するためにフラックスを使用する。フラックス使用後、リング状ロウ材をＢ１部の方向から挿入し、Ｂ２部にて溶接する。本実施例では、接続配管４００に突起部４０１を設けているため、溶融したロウ材が貫通穴４０２と接続配管４００との隙間に浸透し、貫通穴４０２と接続配管４００と突起部４０１とによりロウ溜まり部４０４が構成されることとなり、本発明の第一実施形態と同様の効果が得られる。

また、密閉容器２０３の組立前後、すなわち、フタチャンバ２０３ａとソコチャンバ２０３ｂとの組立前後のどちらのタイミングでも、接続配管４００をフタチャンバ２０３ａの外壁側から挿入することができる。このため、組立順序の自由度を高めることができる。

本発明の第一実施形態および第二実施形態ではフタチャンバ２０３ａとして説明したが、フタチャンバ２０３ａに限定せず、ソコチャンバ２０３ｂ，ケース２０３ｃに接続配管を溶接にて接続する場合であっても、接続配管の突起部をそれぞれの曲面にあった形状にすることで同様の効果が得られる。

１ 固定スクロール部材
１ａ 吐出口
２ 旋回スクロール部材
５ オルダムリング
９ シャフト
９ａ 縦穴
１５ フレーム
１６ 背圧室
１７ モータ
１７ａ ロータ
１７ｂ ステータ
１７ｃ 巻線
１８ 吸込みパイプ
１９ 吐出パイプ
１９ａ 内側Ｄパイプ口
１００ 背圧制御弁
２００ 圧縮部
２０１ 下部流通口
２０３ 密閉容器
２０３ａ フタチャンバ
２０３ｂ ソコチャンバ
２０３ｃ ケース
２０８ 筒状遮蔽体
２０８ａ 遮蔽体ベース
２０８ｂ 遮蔽リング
２１０ 貯油室
３００，４００ 接続配管
３０１，４０１ 突起部
３０２，４０２ 貫通穴
３０３ 内壁側貫通穴
３０４，４０４ ロウ溜まり部
３０５，４０３ 外壁側貫通穴

Claims (9)

1. 密閉容器内に圧縮機構部と前記圧縮機構部を回転駆動する駆動軸と、前記駆動軸を駆動させるための電動機部とを収納し、前記密閉容器の内壁と外壁とを貫通する貫通穴を設け、接続配管が前記貫通穴に挿入された圧縮機において、
   前記接続配管に突起部を設け、前記突起部の形状を前記密閉容器の内壁側の前記貫通穴の輪郭形状をベースとして凸部形状とし、前記突起部の凸部外径は前記貫通穴以上とし、前記接続配管の前記突起部と前記内壁が略隣接することを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記密閉容器の内壁と外壁の形状を同一曲面とすることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記密閉容器の内壁と外壁の形状を各々異なった曲面とすることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記密閉容器の前記貫通穴の中心線と前記接続配管を取り付ける曲面部の軸心が一致しないことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 密閉容器内に圧縮機構部と前記圧縮機構部を回転駆動する駆動軸と、前記駆動軸を駆動させるための電動機部とを収納し、前記密閉容器の内壁と外壁とを貫通する貫通穴を設け、接続配管が前記貫通穴に挿入された圧縮機において、
   前記接続配管に突起部を設け、前記突起部の形状を前記密閉容器の外壁側の前記貫通穴の輪郭形状をベースとして凸部形状とし、前記突起部の凸部外径は前記貫通穴以上とし、前記接続配管の前記突起部と前記外壁が略隣接することを特徴とする密閉型圧縮機。
6. 前記密閉容器の内壁と外壁の形状を曲面とすることを特徴とする請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記密閉容器の内壁と外壁の形状を各々異なった曲面とすることを特徴とする請求項５に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記密閉容器の前記貫通穴の中心線と前記接続配管を取り付ける曲面部の軸心が一致しないことを特徴とする請求項５に記載の密閉型圧縮機。
9. 吸込パイプと密閉容器とを接合する接続配管を有する高圧チャンバ型の密閉型圧縮機において、
   前記密閉容器のフタ部に配設された貫通穴と、前記接続配管と、前記接続配管に設けられた環状の突起部と、でロウ溜まり部を構成し、
   前記ロウ溜まり部を利用して前記密閉容器と前記接続配管とをロウ付けすることを特徴とする高圧チャンバ型の密閉型圧縮機。

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