WO2018154689A1

WO2018154689A1 - 圧縮機

Info

Publication number: WO2018154689A1
Application number: PCT/JP2017/006918
Authority: WO
Inventors: 恵一松本; 國分　忍; 康之赤堀
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-30
Also published as: JPWO2018154689A1; CN110325737A; CN110325737B

Abstract

圧縮機は、冷媒が流入する密閉容器と、密閉容器内に冷媒を吸入する吸入要素と、密閉容器内に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮要素と、圧縮要素を駆動する電動要素とを備える。吸入要素は、円筒状の接合管と、接合管に挿入されている円筒状の吸入接続管とを有する。接合管の第１端部は密閉容器に接続され、接合管の第２端部は密閉容器の外方へ位置するよう配置されている。吸入接続管の第３端部は圧縮要素に接続され、吸入接続管の第４端部は密閉容器の外方において冷媒を吸入するよう構成されている。吸入接続管と接合管とで溶接接合のための複数の継手部位が形成されている。複数の継手部位は、異なる態様の溶接接合に使用可能である。

Description

圧縮機

　本発明は、冷凍機及び空調機等に設けられる冷凍サイクルに用いられる圧縮機に関するものである。

　冷凍機及び空調機等の冷凍サイクルは冷媒が循環しており、冷媒は冷凍サイクルの圧縮機で圧縮される。圧縮機は、密閉容器と密閉容器内に配設された圧縮機構と吸入機構とを有しており、吸入機構を介して密閉容器に吸入された冷媒は、圧縮機構で圧縮される。冷媒の吸入機構として、吸入接続管と吸入配管と接続管とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。接続管は密閉容器の側面に形成されている孔に接続されており、その内部に吸入接続管が挿入されている。吸入接続管の一方の端部は吸入配管に接続され、他方の端部は圧縮機構に接続されている。冷媒は、吸入配管を介して圧縮機の外部から流入する。特許文献１の圧縮機において、接合管は銅で構成されており、吸入接続管と接合管はろう付けで固定されている。

　また、圧縮機の吸入機構として、吸入接続管のみからなるものも提案されている（例えば、特許文献２）。この機構において、吸入接続管は密閉容器の側面に形成されている開口部に挿入されており、密閉容器内で圧縮機構に接続されている。吸入接続管の外周面には、外方にむけて突出するフランジが形成されている。そして、吸入接続管のフランジと密閉容器の開口部の縁部とが抵抗溶接で接合されている。

特開平１１－１３６７１号公報特公平７－１１７０４３号公報

　特許文献１の圧縮機は吸入接続管と接合管との接合にろう付けが用いられている。ろう付けによる加工は、ろう付け漏れしても、追加で再ろう付けすることで接合することができる。すなわち、ろう付け加工は補修が容易で加工設備も簡易なもので施工できるため、施工数量が比較的少ない場合、ろう付け加工による利点はある。しかしながら、ろう付けによる熱が密閉容器や圧縮機構に伝達すると、圧縮機構に歪みが発生し、圧縮機構の性能を低下させてしまう。従って、ろう付け加工には高い技能が必要であり、ろう付け加工で吸入機構を固定する場合、安定した品質を保つことが困難であるという問題がある。また、ろう付けによる施工は施工時間が長く、ろう付けのための資材が必要であるため、製造コストが高くなる傾向がある。従って、施工数量が増加した場合、ろう付け加工による施工は、品質の確保と製造コストの増大が問題となっている。

　一方、特許文献２の圧縮機の製造においては、上述のフランジの形成位置に電極を設置し、抵抗溶接が実施される。抵抗溶接加工は、施工時間が短く、高い技能も必要とされない。しかしながら、溶接漏れがおきた場合、新たに抵抗溶接装置を設置する必要がある。従って、施工数量が少ない場合、抵抗溶接加工では全体の製造コストが増大するという問題がある。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮機の製造において製造コストの増大を抑制することを目的とする。

　本発明に係る圧縮機は、冷媒が流入する密閉容器と、前記密閉容器内に前記冷媒を吸入する吸入要素と、前記密閉容器内に設けられ、前記冷媒を圧縮する圧縮要素と、前記圧縮要素を駆動する電動要素とを備え、前記吸入要素は、円筒状の接合管と、前記接合管に挿入されている円筒状の吸入接続管とを有し、前記接合管の第１端部は前記密閉容器に接続され、前記接合管の第２端部は前記密閉容器の外方へ位置するよう配置され、前記吸入接続管の第３端部は前記圧縮要素に接続され、前記吸入接続管の第４端部は前記密閉容器の外方において前記冷媒を吸入するよう構成され、前記吸入接続管と前記接合管とで溶接接合のための複数の継手部位が形成されており、前記複数の継手部位は、異なる態様の溶接接合に使用可能である。

　本発明に係る圧縮機によると、吸入接合管と接合管とで溶接接合のための複数の継手部位が形成されており、これら複数の継手部位は異なる態様の溶接接合に使用可能である。従って、状況に応じた溶接接合を選択することができ、圧縮機の製造コストの増大を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る圧縮機の構成を模式的に示す断面図である。本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の抵抗溶接接合について模式的に示す断面図である。抵抗溶接を実施する際の溶接電極の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管のろう付け接合について模式的に示す断面図である。本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の溶融接合について模式的に示す断面図である。本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の抵抗溶接接合の漏れ補修について模式的に示す断面図である。吸入接続管と接合管の接続部の従来例の構成を示す断面図である。

　以下に、本発明における圧縮機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面においては各構成部材の大きさは実際の装置とは異なる場合がある。

実施の形態．
　図１は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の構成を模式的に示す断面図である。圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させる。圧縮機１００は、密閉容器１、電動要素２、圧縮要素３、及びアキュムレータ１４を有している。密閉容器１の内部において、電動要素２が上側に、圧縮要素３が下側に配置されている。アキュムレータ１４は、液冷媒を貯留するための容器である。圧縮要素３は、シリンダ５、駆動軸４、上軸受７、下軸受８、及びローリングピストン６を有している。シリンダ５は、冷媒を圧縮するための空間を有している。電動要素２は、固定子２１と回転子２２とを備えている。固定子２１は、密閉容器１に焼き嵌め固定されている。回転子２２は、駆動軸４に焼き嵌め固定されている。回転子２２は、固定子２１への通電を開始することにより回転駆動し、駆動軸４を回転させるようになっている。電動要素２が発生する駆動力は、駆動軸４を介してローリングピストン６に伝達される。駆動軸４は上軸受７及び下軸受８により支持されている。ローリングピストン６は、駆動軸４に設けられている偏芯部（図示省略）に嵌合されており、シリンダ５内に回転可能に支持されている。

　図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の構成を示す断面図である。接合管１０は、全体として円筒状を呈しており、両端は開口している。接合管１０の一方の端部（第１端部）は密閉容器１の側面に形成されている開口部に挿入されており、密閉容器１の側面に溶接固定されている。接合管１０の他方の端部（第２端部）は密閉容器１の外方へ位置するよう配置されており、その周縁部にはフランジ１０Ａが形成されている。

　吸入接続管１２は、全体として円筒状を呈しており、両端部は開口している。吸入接続管１２は、大径部１２１と小径部１２２とを有している。大径部１２１の外径は小径部１２２の外径よりも大きい。吸入接続管１２の内部には挿通孔１２Ｂが形成されている。挿通孔１２Ｂは、その内径が大径部１２１及び小径部１２２において同一となるよう、形成されている。吸入接続管１２において、大径部１２１側の端部の周縁部には外方に向かって突出するフランジ１２Ａが形成されている。

　吸入接続管１２は、大径部１２１が接合管１０内に配置され、小径部１２２が圧縮要素３のシリンダ５内に挿入されるよう、配設されている。すなわち、吸入接続管１２の小径部１２２側の端部（第３端部）は圧縮要素３に接続され、大径部１２１側の端部（第４端部）は密閉容器１の外方に位置している。吸入接続管１２のフランジ１２Ａは、接合管１０においてフランジ１０Ａが形成されている側の端部に係合している。吸入接続管１２の大径部１２１には吸入管１５が挿入されており、吸入管１５はアキュムレータ１４に接続されている。以上の構成により、吸入接続管１２と吸入管１５とを介して、アキュムレータ１４と圧縮要素３は連通している。

　ここで、図１を参照しながら圧縮機１００の動作について説明する。電動要素２の固定子２１への通電が開始されると、回転子２２が回転駆動される。回転子２２が回転駆動されることにより駆動軸４も回転され、その回転駆動はローリングピストン６に伝達される。すなわち、電動要素２が発生する駆動力は、駆動軸４を介してローリングピストン６に伝達される。その結果、ローリングピストン６はシリンダ５内を偏心回転する。ローリングピストン６がシリンダ５内を偏心回転することにより、アキュムレータ１４内の冷媒は吸入管１５及び吸入接続管１２を通ってシリンダ５内へ導入される。シリンダ５内では導入された冷媒の圧縮が行われる。圧縮された冷媒は、密閉容器１内へ放出された後、電動要素２の隙間を通って密閉容器１の上部へ移動する。そして、冷媒は、吐出管９を介して冷凍サイクルシステムへ排出される。冷凍サイクルシステムを循環した冷媒は再びアキュムレータ１４に戻る。

　図２に示すように、吸入接続管１２の外周面において、大径部１２１とフランジ１２Ａが交差する部分はテーパー面１２Ｃを形成している。接合管１０においてフランジ１０Ａが形成されている端部の開口縁部１０Ｂは吸入接続管１２のテーパー面１２Ｃに当接している。フランジ１０Ａにおいてフランジ１２Ａと対向する面と、フランジ１２Ａにおいてフランジ１０Ａと対向する面とで、第１の継手部位３１が形成されている。接合管１０の内周面と吸入接続管１２の外周面との間にスペースが形成されており、接合管１０の内周面と吸入接続管１２の外周面とで、第２の継手部位３２が形成されている。接合管１０のフランジ１０Ａは、吸入接続管１２のフランジ１２Ａの外径より大きい外径を有しており、フランジ１２Ａの側面とフランジ１０Ａの平面とで、第３の継手部位３３が形成されている。

　第１の継手部位３１は、抵抗溶接による接合が可能な継手部位であり、第２の継手部位３２は、ろう付け溶接による接合が可能な継手部位であり、第３の継手部位３３は、溶融溶接による接合が可能な継手部位である。すなわち、本実施の形態の圧縮機１００において、吸入接続管１２と接合管１０とで溶接接合のための第１の継手部位３１、第２の継手部位３２、及び第３の継手部位３３が形成されており、これら複数の継手部位は、それぞれ異なる態様の溶接接合に使用可能に構成されている。尚、溶接接合のそれぞれの態様は後述する。

　図３は、本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の抵抗溶接接合について模式的に示す断面図である。吸入接続管１２は、鉄製の部材、若しくは鉄の表面に銅メッキを施した部材で構成されている。吸入管１５の材料は、吸入接続管１２との接合方法に応じて異なる。接合管１０は、密閉容器１の側面に予め接合されている。吸入接続管１２は、吸入管１５に予め接合されている。吸入接続管１２は、シリンダ５内に挿入された後、密閉容器１の側面に予め溶接固定された接合管１０と接合される。吸入接続管１２と接合管１０をアーク溶接により接合する場合、鉄製の吸入管１５が用いられる。吸入接続管１２と接合管１０をろう付けやガスろう付けで接合する場合、吸入管１５には鉄製のもの、若しくは銅製のものが用いられる。

　接合管１０のフランジ１０Ａが形成されている端部の開口縁部１０Ｂに対し、吸入接続管１２のテーパー面１２Ｃを押し付ける。そして、小さな面積に大容量の電流を短時間流しながら加圧することにより、開口縁部１０Ｂとテーパー面１２Ｃとの接触部に抵抗発熱を発生させる。この抵抗発熱により、上述の第１の継手部位３１を形成しているフランジ１０Ａ及びフランジ１２Ａの面を溶融させ、抵抗溶接部位３１１を形成し、吸入接続管１２と接合管１０を接合させる。

　図４は、抵抗溶接を実施する際の溶接電極の構成を示す断面図である。上電極１６及び下電極１７は、銅製又は銅合金製である。上電極１６を吸入接続管１２の上面平坦部１２Ｄの上に配置し、上面平坦部１２Ｄを下方向へ加圧することにより、吸入接続管１２は接合管１０に押し付けられる。下電極１７は、吸入接続管１２により接合管１０にかかる加圧力を受けるよう、接合管１０の外周面に配置され、接合管１０を保持する。これにより、密閉容器１に負荷がかかることが防止される。この状態で、上電極１６と下電極１７との間に大容量の電流を短時間流し、上述のように吸入接続管１２と接合管１０を接合させる。

　図８は、吸入接続管と接合管の接続部の従来例の構成を示す断面図である。従来例の吸入管１５０は吸入接続管を兼ねている。吸入管１５０にはバジル加工により平坦部１５０Ａが形成されている。一方、密閉容器１の側面外側には、バーリング加工により端部１Ａが形成されている。そして、平坦部１５０Ａは端部１Ａに直接溶接されている。この従来例の溶接の態様によると、プロジェクション溶接のために溶接電極にかけた圧力を、密閉容器１が直接受けることとなる。そのため、密閉容器１の変形、シリンダ５の変形を引き起こす可能性がある。その結果、圧縮機の性能低下を招き、圧縮機の品質及び信頼性を損なう恐れがある。

　これに対し、本実施の形態によれば、接合管１０を設け、溶接電極にかかる圧力が直接密閉容器１にかかることが回避される。従って、圧縮機１００の製造における密閉容器１の変形、及びシリンダ５の変形を発生させることがない。その結果、圧縮機１００の品質及び信頼性の低下を防止することができる。

　図５は、本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管のろう付け接合について模式的に示す断面図である。吸入接続管１２の外周面と接合管１０の内周面との間には、第２の継手部位３２が形成されている。第２の継手部位３２にろうを挿入し、溶融することにより、ろう付け接合部位３２１が形成され、吸入接続管１２と接合管１０は接合される。接合管１０のフランジ１０Ａの外径の長さは吸入接続管１２のフランジ１２Ａの外径の長さよりも長い。従って、第２の継手部位３２に挿入されるろう材のろう溜まりを確保することができる。その結果、吸入接続管１２と接合管１０とのろう付けが容易に行える。

　尚、ろう付けに使用されるろう材の種類によっては、接合管１０及び吸入接続管１２に、ろう付け接合の前に銅メッキ処理を施す必要がある。この場合、吸入管１５に銅パイプを用いることにより、吸入管１５、吸入接続管１２、及び接合管１０の３部材を同時にろう付けすることができる。

　図６は、本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の溶融接合について模式的に示す断面図である。本実施の形態においては、接合管１０のフランジ１０Ａの外径の長さは吸入接続管１２のフランジ１２Ａの外径の長さよりも長い。従って、フランジ１２Ａの側面とフランジ１０Ａの上側の平面とで第３の継手部位３３が形成されており、この第３の継手部位３３に対してアーク溶接、若しくはビーム溶接の溶融接合を実施することにより、溶融接合部位３３１が形成され、吸入接続管１２と接合管１０は接合される。

　図７は、本発明の実施の形態に係る圧縮機における吸入接続管と接合管の抵抗溶接接合の漏れ補修について模式的に示す断面図である。ここで、図７を参照して、吸入接続管１２と接合管１０との抵抗溶接による接合部に漏れが発生した場合の補修接合について説明する。上述のように、抵抗溶接により接合された吸入接続管１２と接合管１０の抵抗溶接部位３１１に溶接不良による漏れが発生した場合、再度、抵抗溶接をしても漏れ部位を再接合することはできない。既に抵抗溶接されている接合面積が大きく、電流集中による抵抗発熱が発生しないからである。このような場合でも、本実施の形態によれば、吸入接続管１２のフランジ１２Ａの側面と、接合管１０のフランジ１０Ａの平面とで形成されている第２の継手部位３２をろう付けし、ろう付け補修部位３４を形成することにより、補修接合することができる。尚、第２の継手部位３２に、上述したようにアーク溶接、若しくはビーム溶接を実施し、図６で示すように溶融接合部位３３１を形成し、補修することも可能である。

　以上のように、本実施の形態では、圧縮機１００は、複数の継手部位、すなわち、第１の継手部位３１、第２の継手部位３２、及び第３の継手部位３３を備えている。従って、これらの継手部位のそれぞれに状況に応じた接合方法を適用することができる。また、既に接合した部位に接合不良が発生した場合、他の継手部位を接合することにより、容易に補修することができる。

　１　密閉容器、１Ａ　端部、２　電動要素、３　圧縮要素、４　駆動軸、５　シリンダ、６　ローリングピストン、７　上軸受、８　下軸受、９　吐出管、１０　接合管、１０Ａ　フランジ、１０Ｂ　開口縁部、１２　吸入接続管、１２Ａ　フランジ、１２Ｂ　挿通孔、１２Ｃ　テーパー面、１２Ｄ　上面平坦部、１４　アキュムレータ、１５　吸入管、１６　上電極、１７　下電極、２１　固定子、２２　回転子、３１　第１の継手部位、３２　第２の継手部位、３３　第３の継手部位、３４　ろう付け補修部位、１００　圧縮機、１２１　大径部、１２２　小径部、１５０　吸入管、１５０Ａ　平坦部、３１１　抵抗溶接部位、３２１　ろう付け接合部位、３３１　溶融接合部位。

Claims

　冷媒が流入する密閉容器と、
　前記密閉容器内に前記冷媒を吸入する吸入要素と、
　前記密閉容器内に設けられ、前記冷媒を圧縮する圧縮要素と、
　前記圧縮要素を駆動する電動要素とを備え、
　前記吸入要素は、円筒状の接合管と、前記接合管に挿入されている円筒状の吸入接続管とを有し、
　前記接合管の第１端部は前記密閉容器に接続され、前記接合管の第２端部は前記密閉容器の外方へ位置するよう配置され、
　前記吸入接続管の第３端部は前記圧縮要素に接続され、前記吸入接続管の第４端部は前記密閉容器の外方において前記冷媒を吸入するよう構成され、
　前記吸入接続管と前記接合管とで溶接接合のための複数の継手部位が形成されており、前記複数の継手部位は、異なる態様の溶接接合に使用可能である圧縮機。
　前記接合管の第２端部には、外方へ突出する接合管フランジが形成されており、
　前記吸入接続管の前記第４端部には、外方へ突出する吸入接続管フランジが形成されており、前記接合管フランジにおいて前記吸入接続管フランジと対向する面と、前記吸入接続管フランジにおいて前記接合管フランジと対向する面とで、前記複数の継手部位のうちの第１の継手部位が形成されている請求項１に記載の圧縮機。
　前記接合管の内周面と前記吸入接続管の外周面との間にスペースが形成されており、前記接合管の内周面と前記吸入接続管の外周面とで、前記複数の継手部位のうちの第２の継手部位が形成されている請求項１に記載の圧縮機。
　前記吸入接続管の前記第４端部には、外方へ突出する吸入接続管フランジが形成されており、
　前記接合管の第２端部には、外方へ突出する接合管フランジが形成されており、
　前記接合管フランジは前記吸入接続管フランジの外径より大きい外径を有しており、前記吸入接続管フランジの側面と前記接合管フランジの平面とで、前記複数の継手部位のうちの第３の継手部位が形成されている請求項１に記載の圧縮機。
　前記第１の継手部位が抵抗溶接で接合されている請求項２に記載の圧縮機。
　前記第２の継手部位がろう付けで接合されている請求項３に記載の圧縮機。
　前記第３の継手部位が溶融接合またはろう付けで接合されている請求項４に記載の圧縮機。
　前記複数の継手部位のうち少なくとも２つの継手部位が接合されている請求項１に記載の圧縮機。