JP5222441B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に好適なスクロール型流体機械に関する。

この種のスクロール型流体機械、例えば密閉型のスクロール圧縮機は、密閉容器に収容され、電動機により駆動されて冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、密閉容器外からスクロールユニットに冷媒を供給する吸入管構造とを備えている。
ここで、この吸入管構造は、銅管である吸入配管と、銅メッキ鋼管であって、密閉容器の外方に位置づけられる外端面側に吸入配管が内挿されると共に密閉容器の内方に位置づけられる内端面側がスクロールユニット接続される吸入接続管と、銅メッキ鋼管であって、外端面側に吸入配管及び吸入接続管が内挿されると共に内端面側が密閉容器に固定される吸入外管とから構成されている。

そして、吸入接続管及び吸入外管の外端面と、吸入外管の内端面とをそれぞれ拡径させてバーリング加工を施すことにより、吸入配管に外挿した吸入接続管と、吸入接続管に外挿した吸入外管との両方の内周面における銅メッキ部を露出させて、これら露出された銅メッキ部を吸入配管に同時に銅ロー付けすることができ、また、吸入外管の内端面近傍の内周面における銅メッキを飛ばして密閉容器に抵抗溶接することにより、密閉容器へ吸入外管をロー付けした後の密閉容器内のフラックス除去作業を排除し、ひいては密閉容器の残留フラックスによる腐食を確実に防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７８３３４６号公報

しかしながら、上記従来技術では、銅メッキを施した後の材料をカットして管を形成する加工工程をとっているため、吸入配管に対する吸入接続管及び吸入外管のロー付け部を確保するために各管のバーリング加工が必須となり、このことは吸入管構造の加工コストの増大を招来している。
また、上記従来技術では、吸入外管の内端面近傍の銅メッキを飛ばして密閉容器に抵抗溶接するため、文献中にも記載されているように、溶接部を溶接電極と加圧固定した上に大電流を流す必要があり、これより電力消費量の増加や作業中の安全対策を含めた吸入管構造の加工コストが更に増大するおそれがある。

更に、上記従来技術では、溶接部に大電流を集中して流すために吸入外管にもバーリング加工を施しているものの、これでは吸入外管を密閉容器の内側から挿入し、更に密閉容器の内側にて溶接作業を行わざるを得ず、吸入管構造の組立性や溶接の作業性が悪化して吸入管構造の加工コストの更なる増大を招くとの問題もある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、管構造の加工コストを大幅に低減しつつ、密閉容器と管構造とを抵抗溶接にて接合させることができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、鉄系材からなる密閉容器と、密閉容器に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入から吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、密閉容器を貫通する貫通孔を介してスクロールユニットと密閉容器の外側との間で作動流体を流通させる管構造とを備えたスクロール型流体機械であって、管構造は、貫通孔に密閉容器の外側から嵌合され、密閉容器との間で貫通孔を密封するべく接合部を形成するボスと、ボスに内挿されると共にスクロールユニットに挿入され、銅メッキ鉄系材からなる内管と、内管に内挿されると共にボスから密閉容器の外側に向けて突出して配され、銅系材からなる外管とからなり、ボスは、接合部において鉄系材が露出した鉄露出部を有する銅メッキ鉄系材からなり、ボス及び内管は、いずれも成形後に銅メッキ処理が施され、ボスの接合部と反対側に形成されるボス端面は、内管の密閉容器の外側に形成される内管端面と略面一に位置づけられ、接合部は密閉容器にボスを抵抗溶接することで形成され、外管は、略面一に位置づけられたボス端面及び内管端面において内管及びボスに一括して銅ロー付けした１つの銅ロー付け部で接合されることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、請求項１において、接合部は、密閉容器の外面とボスの外周側面とで形成されることを特徴としている。

更にまた、請求項３記載の発明では、請求項１又は２において、鉄露出部は、銅メッキ処理の前にマスキング処理を施して形成されることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明では、請求項１又は２において、鉄露出部は、銅メッキ処理の後に銅メッキを除去して形成されることを特徴としている。

請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、ボスが密閉容器との接合部において鉄系材が露出した鉄露出部を有する銅メッキ鉄系材からなることにより、内管及び外管をボスに銅ロー付けできると共に、ボスの密閉容器に対する接合部を抵抗溶接にて形成することができる。これにより、接合部をロー付けで形成した場合に発生する密閉容器内のフラックス除去作業を排除でき、ひいては密閉容器の残留フラックスによる腐食を確実に防止することができる。

しかも、ボスには鉄露出部が予め形成されることから、溶接作業の際にボスの銅メッキを飛ばすために大電流を流す必要はなく、溶接作業に係る電力消費量の低減との安全性の向上を図ることができるため、管構造の組み付け性、ひいてはその加工コストを低減することができる。
しかも、ボス及び内管は、いずれも成形後に銅メッキ処理が施され、ボスの接合部と反対側に形成されるボス端面は、内管の密閉容器の外側に形成される内管端面と略面一に位置づけられ、外管は、略面一に位置づけられた前記ボス端面及び前記内管端面において内管及びボスに一括して銅ロー付けした１つの銅ロー付け部で接合される。これにより、ボスや内管に複雑な加工を要することなく、銅メッキ処理が施されたボス端面及び内管端面にて、ボス及び内管を銅系材からなる外管に一括して銅ロー付けすることができるため、管構造の加工コストをより一層低減することができる。
請求項２記載の発明によれば、接合部が密閉容器の外面とボスの外周側面とで形成されることにより、密閉容器の外側からボスを嵌合した上で、密閉容器の外側にて接合部を形成するための溶接作業を行うことができるため、管構造の組み付け性、ひいてはその加工コストを更に低減することができる。

請求項３記載の発明によれば、鉄露出部が銅メッキ処理の前にマスキング処理を施して形成されることにより、ボスに鉄露出部を容易にして形成することができ、管構造の加工コストを更に低減することができる。
請求項４記載の発明によれば、鉄露出部が銅メッキ処理の後に銅メッキを除去して形成されることにより、ボスを挿入孔に嵌合した際の組み付け誤差に応じて接合部における溶接範囲を微調整できるため、管構造の加工コストを更に低減することができる。

以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型のスクロール圧縮機の要部を示している。この圧縮機１は、冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれ、当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒という）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。

圧縮機１は、鉄系金属材料（鉄系材）からなる密閉容器２を備え、密閉容器２は両端が開口した筒状の胴部４と、この胴部４の上端、下端にそれぞれ気密に内嵌される上蓋部６、及び図示しない下蓋部とから構成され、これより胴部４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。胴部４の適宜位置には冷凍回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入パイプ（外管）８が接続される一方、上蓋部６の適宜位置には密閉容器２内の圧縮冷媒を冷凍回路へ吐出する吐出パイプ１０が接続され、これら吸入及び吐出パイプ８,１０はいずれも銅系金属材料（銅系材）からなる銅管である。

胴部４内にはスクロールユニット１２と、当該ユニット１２の下方に配され、回転軸１４を介して当該ユニット１２を駆動する図示しない電動モータ（電動機）とが収容されている。
ユニット１２は、可動スクロール１６及び固定スクロール１８から構成され、これらスクロール１６，１８の各鏡板には対向する渦巻きラップがそれぞれ一体形成されている。

そして、これら渦巻きラップが互いに協働し、吸入パイプ８から固定スクロール１８の鏡板に内設された吸入室２０に冷媒を吸入して圧縮室を形成する。圧縮室は、固定スクロール１８に対する可動スクロール１６の公転旋回運動により、各渦巻きラップの中心に向けて移動しながら、その容積を減少させて、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施している。

可動スクロール１６は、その自転が図示しない自転阻止ピンにより阻止され、胴部４に固定される主軸フレーム２２上を公転旋回運動する。可動スクロール１６に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール１６の鏡板の背面側にはボス２４が突出して形成され、それに対向する回転軸１４の上端側には偏心軸２６が一体形成されており、ボス２４は軸受を介して偏心軸２６に回転自在に支持されている。

一方、固定スクロール１８は、胴部４に固定されると共に、固定スクロール１８の鏡板の背面側に形成される冷媒の吐出室２８を圧縮室と区画している。
詳しくは、固定スクロール１８の中央部分の適宜位置には、その鏡板を貫通して吐出孔３０が穿設されており、吐出孔３０は吐出室２８側に配置された吐出弁３２により開閉される。吐出弁３２は吐出カバー３４で覆われ、吐出カバー３４によって圧縮室と吐出室２８とが区画されると共に、吐出弁３２の開弁時における音が抑制される。

上述した圧縮機１によれば、回転軸１４の回転に伴い可動スクロール１６が固定スクロール１８に対して主軸フレーム２２上を公転旋回運動し、これにより吸入パイプ８から吸入室２０に吸入された冷媒がユニット１２の内方に向けて流動しながら圧縮され、圧縮された高圧冷媒が吐出孔３０から吐出されて密閉容器２内を循環した後、吐出室２８から吐出パイプ１０を介して圧縮機１の外部へ送出される。

ところで、図２に拡大して示されるように、吸入パイプ８は、吸入ボス（ボス）３６を介して胴部４に接合されると共に、インナーパイプ（内管）３８を介して吸入室２０に連通され、これら吸入ボス３６及びインナーパイプ３８による吸入管構造（管構造）４０を構成している。
吸入ボス３６は、胴部４を貫通する貫通孔４ａに胴部４の外側から嵌合され、胴部４の外面４ｂと吸入ボス３６の外周側面３６ａとの間で貫通孔４ａを密封する接合部４２を形成している。

一方、インナーパイプ３８は、吸入ボス３６に内挿されると共に固定スクロール１８の鏡板の側面から吸入室２０にかけて穿設される吸入穴１８ａに挿入固定されている。そして、吸入パイプ８は、インナーパイプ３８に内挿されると共に吸入ボス３６から胴部４の外側に向けて突出して配されている。
吸入ボス３６及びインナーパイプ３８は、いずれも鉄系材を成形した後に銅メッキ処理が施された銅メッキ鉄系金属材料（銅メッキ鉄系材）であって、接合部４２の反対側に形成されて胴部４の外側に突出する吸入ボス３６の外端面（ボス端面）３６ｂと、インナーパイプ３８の胴部４の外側に突出する外端面（内管端面）３８ａとは略面一に位置づけられている。これより、銅メッキ処理が施された外端面３６ｂ，３８ａの略全周が銅管である吸入パイプ８に対し一括して銅ロー付けされて銅ロー付け部４４が形成される。

ここで、吸入ボス３６には、銅メッキ処理が施される銅メッキ部４６の他、接合部４２を抵抗溶接にて形成可能とするべく、鉄系材が剥き出しとなって露出された鉄露出部４８が形成されている。
図３の吸入ボス３６の詳細図には、銅メッキ部４６及び鉄露出部４８の形成範囲が明確に示されている。

銅メッキ部４６は、銅ロー付け部４４を形成するべく、吸入ボス３６の少なくとも外端面３６ｂを含む側に形成される一方、鉄露出部４８は、吸入ボス３６の外端面３６ｂと反対側の内端面３６ｃ側に形成され、特に、吸入ボス３６の外周側面３６ａにおいては、内端面３８ｃから所定の距離Ｌに至る全周に亘って、少なくとも接合部４２を含む範囲に形成されている。

距離Ｌは、吸入ボス３６の貫通孔４ａへの挿入長さと接合部４２の範囲とにより予め設定され、具体的には、吸入ボス３６の銅メッキ処理工程において、吸入ボス３６にマスキング処理を施してから銅メッキ液に浸すことにより、外周側面３６ａにて上記距離Ｌが確保され、ひいては接合部４２を含む範囲に鉄露出部４８が形成される。
また、マスキング処理以外の方法として、吸入ボス３６の全体を銅メッキ液に浸した後に、少なくとも接合部４２を含む範囲の銅メッキを削って除去することにより、鉄露出部４８を形成することも可能である。

以上のように、本実施形態では、吸入ボス３６が接合部４２において鉄系材が露出した鉄露出部４８を有する銅メッキ鉄系材からなることにより、インナーパイプ３８及び吸入パイプ８を吸入ボス３６に銅ロー付けできると共に、接合部４２を抵抗溶接にて形成することができる。これにより、接合部４２をロー付けで形成した場合に発生する密閉容器２内のフラックス除去作業を排除することができ、ひいては密閉容器２への残留フラックスによる腐食を確実に防止することができる。

しかも、吸入ボス３６には鉄露出部４８が予め形成されることから、溶接作業の際に吸入ボス３６の銅メッキを飛ばすために大電流を流す必要はなく、溶接作業に係る電力消費量の低減との安全性の向上を図ることができるため、吸入管構造４０の組み付け性、ひいてはその加工コストを低減することができる。
また、接合部４２が胴部４の外面４ａと吸入ボス３６の外周側面３６ａとで形成されることにより、胴部４の外側から吸入ボス３６を嵌合した上で、胴部４の外側にて接合部４２を形成するための溶接作業を行うことができるため、吸入管構造４０の組み付け性、ひいてはその加工コストを更に低減することができる。

更に、吸入ボス３６及びインナーパイプ３８は、いずれも成形後に銅メッキ処理が施され、吸入ボス３６の外端面３６ｂは、インナーパイプ３８の外端面３８ａと略面一に位置づけられる。これにより、吸入ボス３６やインナーパイプ３８に複雑な加工を要することなく、銅メッキ処理が施された外端面３６ｂ，３８ａにて、吸入ボス３６及びインナーパイプ３８を銅管からなる吸入パイプ８に一括して銅ロー付けすることができるため、吸入管構造４０の加工コストをより一層低減することができる。

更にまた、鉄露出部４８が銅メッキ処理の前にマスキング処理を施して形成されることにより、吸入ボス３６に鉄露出部４８を容易にして形成することができ、吸入管構造４０の加工コストを更に低減することができる。
また、鉄露出部４８が銅メッキ処理の後に銅メッキを除去して形成されることにより、吸入ボス３６を挿入孔４ａに嵌合した際の組み付け誤差に応じて接合部４２における溶接範囲を微調整できるため、吸入管構造４０の加工コストを更に低減することができる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、吸入管構造４０について説明しているが、密閉容器に接続される吐出パイプを含めた種々の管構造にも適用可能である。
また、上記実施形態では、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる密閉型のスクロール圧縮機について説明しているが、これに限らず、種々の作動流体や、種々の分野における密閉型以外の圧縮機又は膨脹機等のスクロール型流体機械にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機の要部を示した縦断面図である。 図１の吸入管構造を拡大して示した縦断面図である。 図２の吸入ボスの詳細を示した縦断面図である。

符号の説明

１ スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
２ 密閉容器
４ａ 貫通孔
４ｂ 外面
８ 吸入パイプ（外管）
１２ スクロールユニット
３６ 吸入ボス（ボス）
３６ａ 外周側面
３６ｂ 外端面（ボス端面）
３８ インナーパイプ（内管）
３８ａ 外端面（内管端面）
４０ 吸入管構造（管構造）
４２ 接合部
４８ 鉄露出部

Claims (4)

1. 鉄系材からなる密閉容器と、該密閉容器に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入から吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、前記密閉容器を貫通する貫通孔を介して前記スクロールユニットと前記密閉容器の外側との間で前記作動流体を流通させる管構造とを備えたスクロール型流体機械であって、
   前記管構造は、前記貫通孔に前記密閉容器の外側から嵌合され、前記密閉容器との間で前記貫通孔を密封するべく接合部を形成するボスと、該ボスに内挿されると共に前記スクロールユニットに挿入され、銅メッキ鉄系材からなる内管と、該内管に内挿されると共に前記ボスから前記密閉容器の外側に向けて突出して配され、銅系材からなる外管とからなり、
   前記ボスは、前記接合部において鉄系材が露出した鉄露出部を有する銅メッキ鉄系材からなり、
   前記ボス及び前記内管は、いずれも成形後に銅メッキ処理が施され、
   前記ボスの前記接合部と反対側に形成されるボス端面は、前記内管の前記密閉容器の外側に形成される内管端面と略面一に位置づけられ、
   前記接合部は前記密閉容器に前記ボスを抵抗溶接することで形成され、
   前記外管は、前記略面一に位置づけられた前記ボス端面及び前記内管端面において前記内管及び前記ボスに一括して銅ロー付けした１つの銅ロー付け部で接合されることを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 前記接合部は、前記密閉容器の外面と前記ボスの外周側面とで形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
3. 前記鉄露出部は、前記銅メッキ処理の前にマスキング処理を施して形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
4. 前記鉄露出部は、前記銅メッキ処理の後に銅メッキを除去して形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。

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