(57)【要約】【課題】  圧力上昇に起因する閉塞部材の接合部への応力集中を回避して耐圧性を向上できる圧力容器の提供。【解決手段】  有底筒状の本体２と、この本体２の開口端部２ａを閉塞する閉塞部材３を備えるアキュムレータ１において、本体２の開口端部２ａと閉塞部材３との衝き合わせ部７が一体的に接合された第１接合部８と、本体２の開口端部２ａの内側に挿入された閉塞部材３の一部と該本体２の内壁（雌螺子溝２ｂ）とが一体的に接合された第２接合部９を備えることとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の本体と、この本体の開口端部を閉塞する閉塞部材を備える圧力容器において、
前記本体の開口端部と前記閉塞部材との衝き合わせ部が一体的に接合された第１接合部と、
前記本体の開口端部の内側に挿入された前記閉塞部材の一部と該本体の内壁とが一体的に接合された第２接合部を備えることを特徴とする圧力容器。
【請求項２】
請求項１記載の圧力容器において、
前記本体及び閉塞部材の外周を横断面円形状に形成し、
前記第１接合部を圧力容器の外周の円周上における全周に亘って連続して形成し、
前記第２接合部を圧力容器の外周の円周上における複数箇所に形成したことを特徴とする圧力容器。
【請求項３】
請求項２記載の圧力容器において、
前記第２接合部を圧力容器の外周の円周上における複数箇所に等角度間隔で形成したことを特徴とする圧力容器。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれかに記載の圧力容器において、
前記本体と閉塞部材は互いに螺合された螺合部を備え、
前記第２接合部を前記螺合部に掛けて形成したことを特徴とする圧力容器。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれかに記載の圧力容器において、
前記第１接合部及び第２接合部を摩擦撹拌接合により形成したことを特徴とする圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐圧性に優れた圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力容器の１つであるアキュムレータとして特許文献１の記載の技術が知られている。
この発明によれば、アキュムレータを有底筒状の本体と、この本体の開口端部を閉塞する閉塞部材で構成し、これらを溶接で接合して内部を密封している。
【特許文献１】特開２００７−２１２００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年のアキュムレータはＣＯ２を冷媒とする高圧な車室内空調用冷凍サイクルに対応するために高い耐圧性が要求されており、従来の発明にあっては、アキュムレータ内の圧力が高くなると閉塞部材の接合部に応力が集中して耐圧性が低下してしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、圧力容器内部の圧力上昇に起因する閉塞部材の接合部への応力集中を回避して耐圧性を向上できる圧力容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、有底筒状の本体と、この本体の開口端部を閉塞する閉塞部材を備える圧力容器において、上記本体の開口端部と上記閉塞部材との衝き合わせ部が一体的に接合された第１接合部と、上記本体の開口端部の内側に挿入された閉塞部材の一部と該本体の内壁とが一体的に接合された第２接合部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明では、本体の開口端部と上記閉塞部材との衝き合わせ部が一体的に接合された第１接合部と、上記本体の開口端部の内側に挿入された閉塞部材の一部と該本体の内壁とが一体的に接合された第２接合部を備えている。
この結果、圧力容器内部の圧力上昇に起因する第１接合部への応力集中を第２接合部によって回避でき、耐圧性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
以下、実施例１を説明する。
実施例１では、圧力容器をアキュムレータに適用した例を説明する。
図１は実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの上面図、図２は同正面図、図３は実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの分解図、図４は同側断面図である。
図５は実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの側断面図、図６〜１２は実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【０００９】
先ず、全体構成を説明する。
図１〜５に示すように、実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータ１は、有底円筒状の本体２と、この本体２の開口端部２ａを閉塞する閉塞部材３等が備えられている。
【００１０】
本体２の開口端部２ａの内側には、雌螺子溝２ｂ（請求項の内壁に相当）が所定の深さ範囲において形成されている。
【００１１】
一方、閉塞部材３には、段部３ａを有して縮径された挿入部３ｂが形成されると共に、この挿入部３ｂの外周部には本体２の雌螺子溝２ｂに螺合可能な雄螺子溝３ｃが形成されている。
なお、雄螺子溝３ｃの長さ（挿入部３ｂの長さ）は雌螺子溝２ｂの長さよりも短く設定されている。
挿入部３ｂの下面には、上方へ凹設された凹部３ｄが形成されると共に、この凹部３ｄには、図示しないエバポレータ側の接続管と接続される接続孔３ｅと、図示しないコンプレッサ側の接続管と接続される接続孔３ｆがそれぞれ貫通形成されている。
【００１２】
接続孔３ｆには略Ｕ字状に屈曲したＵ字管４の一端部が挿通し固定されている。
さらに、Ｕ字管４の他端部は凹部３ｄから凹設された固定部３ｇに挿通し固定されている。
Ｕ字管４の略Ｕ字状の底部には小孔４ａが開口され、さらに他端部付近には連通孔４ｂが開口されている。
なお、小孔４ａは後述するオイル１１の液面（図５参照）よりも低い位置に形成されていれば良く、その開口方向や開口径は適宜設定できる。
小孔４ａの形成位置の高さはできるだけ低い位置に形成することが望ましい。
同様に、連通孔４ｂは、後述するオイル１１の液面（図５参照）よりも高い位置に形成されていれば良く、その開口方向や開口径は適宜設定できる。
連通孔４ｂの形成位置の高さはできるだけ高い位置に形成することが望ましい。
【００１３】
そして、図５に示すように、閉塞部材３と雄螺子溝３ｃが本体２の雌螺子溝２ｂに螺合された螺合部５により、本体２の開口端部２ａが閉塞部材３によって閉塞され、その内部に密閉された内部空間６が形成されている。
また、本体２の開口端部２ａと閉塞部材３の段部３ａとが衝合された衝き合わせ部７がアキュムレータ１の外周の円周上における全周に亘って第１接合部８によって一体的に接合されている（図１参照）。
さらに、本体２の開口端部２ａの内側と閉塞部材３の挿入部３ｂの端部付近とがアキュムレータ１の外周の全周の円周上における複数箇所で第２接合部９によって一体的に接合されている（図１参照）。
図１に示すように、実施例１の第２接合部９は、アキュムレータ１の外周上の円周上における８箇所に二点鎖線で示す等角度間隔で形成されている。
なお、第２接合部９の形成数、形成位置は適宜設定できる。
【００１４】
その他、本体２と閉塞部材３は、それぞれ図示しない金属製の母材を鍛造工法により所定形状に加工された一体成形品となっている。
また、内部空間６に、冷媒中に含まれる水分を吸収するための乾燥剤や、冷媒の外部への漏れを検出するための蛍光剤を収容しても良い。
【００１５】
次に、作用を説明する。
[アキュムレータの製造について]
このように形成されたアキュムレータ１を製造する際には、先ず、閉塞部材３の挿入部３ｂを本体２の開口端部２ａの内側に挿入しつつ、雄螺子溝３ｃを雌螺子溝２ｂに螺合して、衝き合わせ部７を形成する。
【００１６】
次に、摩擦撹拌接合用の回転体１０を用いて両接合部8,9を形成する。
具体的には、図６、７に示すように、回転体１０は、略円柱状のショルダ１０ａと、該ショルダ１０ａの下端部に結合され、該ショルダ１０ａに比べて小径な略円柱状のプローブ１０ｂとが備えられている。
また、ショルダ１０ａの上端部は、図示しないスピンドルを介して図示しない回転用モータの回転軸に連結されている。
これにより、回転体１０は、回転用モータの駆動動作によって軸周り方向に回転可能に設けられている。
さらに、回転体１０（回転用モータやスピンドル共）の上端側は、ショルダ１０ａ（プローブ１０ｂ共）の向きや位置を自在に変位可能な図示しない産業用ロボットアームの一端部に配設されている。
なお、回転用モータ及び産業用ロボットアームの駆動動作は、これらと電気的に接続された図示しないコントローラで制御されている。
【００１７】
そして、両接合部8,9を形成するには、先ず、図６、７に示すように、コントローラからの指令信号により、回転体１０がアキュムレータ１の衝き合わせ部７の上方に配置されると共に、回転用モータが駆動して回転体１０を軸周り一方方向に回転させる。
【００１８】
次に、図８に示すように、コントローラからの指令信号により、産業用ロボットアームが回転体１０を下降させて、プローブ１０ｂを衝き合わせ部７に摺接させる。
この摺接に伴って摩擦熱が発生し、衝き合わせ部７におけるプローブ１０ｂの摺接箇所近傍が軟化して塑性流動しながら広がる。
【００１９】
次に、コントローラからの指令信号により、産業用ロボットアームが回転体１０をさらに下降させると、図９に示すように、プローブ１０ｂ及びショルダ１０ａの一端部が衝き合わせ部７の塑性流動域（図中破線ハッチングで図示）に挿入される。
このプローブ１０ｂ及びショルダ１０ａの一端部が挿入することによって、塑性流動域が、なお一層撹拌されて広がる。
なお、ショルダ１０ａの一端部を必ずしも挿入する必要はなく、プローブ１０ｂのみを挿入するようにしても良い。
【００２０】
次に、コントローラからの指令信号により、産業用ロボットアームが回転体１０を衝き合わせ部７に沿ってアキュムレータ１の外周の全周に亘って移動させる。
この回転体１０が通過した衝き合わせ部７は、自然冷却（または強制冷却）により冷却硬化して固相接合し、この結果、アキュムレータ１の外周の円周上における全周に亘って衝き合わせ部７を接合した第１接合部８を形成できる。
【００２１】
次に、図１０に示すように、コントローラからの指令信号により、産業用ロボットアームが回転体１０を本体２の開口端部２ａの内壁と閉塞部材３の挿入部３ｂの端部付近の上方に配置した後、図１１に示すように、アキュムレータ１の外周の円周上における８箇所において同様に接合することにより、第２接合部９を形成できる。
これにより、図１、１２に示すように、第１接合部８をアキュムレータ１の外周の円周上における全周に亘って形成すると共に、第２接合部９をアキュムレータ１の外周の円周上における８箇所に形成できる。
なお、実施例１では第２接合部９を形成する際に回転体１０を幾分移動させて、第２接合部９を所定長さに形成しているが、回転体１０を全く移動させずに点在して形成しても良い。
また、図７で示す本体２の内壁の厚みＬ１、挿入部３ｂの厚みＬ２、螺合部５の高さＬ３等の寸法等は適宜設定できる。
また、両接合部8,9の形成深さは適宜設定でき、第２接合部９は螺合部５に掛かっていれば良い。
【００２２】
[アキュムレータの作動について]
このようなアキュムレータ１は、ＣＯ２を冷媒とする高圧の車室内空調用冷凍サイクルに用いられる。
そして、図５に示すように、図示しないエバポレータ側の接続管から接続孔３ｅを介してアキュムレータ１の内部空間６に流入した気液二相冷媒は、内部空間６の底部に溜まった後、気液分離する。
この際、内部空間６の底部には、冷媒中に含まれ、該冷媒よりも比重の大きいオイル１１が液冷媒の下方に層を成して溜まる。
従って、オイル１１は下方へ行くほど液冷媒の混入が少なくなり、濃度が高くなる。
【００２３】
また、気液分離されて内部空間６の上方に溜まった気体冷媒は、Ｕ字管４の連通孔４ｂからＵ字管４内に入り、接続管３ｆを介して図示しないコンプレッサ側の接続管へ排出され、アキュムレータとして機能する。
この際、気体冷媒の吸気圧力によってオイル１１をＵ字管４の小孔４ａから吸引して気体冷媒と共にスムーズに排出できる。
【００２４】
なお、冷凍サイクルの運転状況によっては、エバポレータ側で冷媒が完全に気化する場合もあり、この際には気体冷媒のみがアキュムレータ１内の内部空間６に流入し、内部空間６の底部にはオイル１１のみが溜まることとなる。
【００２５】
[アキュムレータの耐圧性と冷媒の漏れ防止について]
アキュムレータ１の内部空間６の圧力が上昇すると、閉塞部材３の雄螺子溝３ｃが本体２の雌螺子溝２ｂに螺合した状態で外側に押しつけられるように作用する。
これにより、アキュムレータ１の内部空間６の冷媒が螺合部５を軸方向に直線的に移動することはなく、冷媒が外部に漏れるのを防止できる。
加えて、螺合部５の僅かな隙間を介して冷媒が移動した場合であっても、第１接合部８により、冷媒の漏れを確実に防止できる。
【００２６】
また、本体２と閉塞部材３とが相対回転しない限り、これら両者は離脱しないため、内部空間６の圧力の上昇によって閉塞部材３が本体２から外れる虞はなく、閉塞部材３の脱落を防止できる。
【００２７】
また、内部空間６の圧力が上昇した際に掛かる応力を第２接合部９によって分散でき、第１接合部８に応力が集中するのを防止できる。
これにより、第１接合部８が変形・破損する虞がなく、アキュムレータ１内の耐圧性と耐久性を向上できる。
また、実施例１では第２接合部９をアキュムレータ１の外周の円周上に８箇所に等角度間隔で設けているため、内部空間６の圧力に起因する応力を均等に分散でき、第１接合部８への応力集中を更に効果的に防止できる。
即ち、第２接合部９を第１接合部８と同様にアキュムレータ１の外周の全周に亘って形成した場合には、第２接合部９に前述した応力が集中するが、実施例１では、第２接合部９を複数箇所に局所的に配置しているため、第２接合部９が変形・破損する虞がない。
これにより、両接合部8,9を協働させて応力の集中を回避できる。
【００２８】
次に、実施例１の効果を請求項１〜５に対応する（１）〜（５）共に記載する。
（１）有底筒状の本体２と、この本体２の開口端部２ａを閉塞する閉塞部材３を備えるアキュムレータ１において、本体２の開口端部２ａと閉塞部材３との衝き合わせ部７が一体的に接合された第１接合部８と、本体２の開口端部２ａの内側に挿入された閉塞部材３の一部と該本体２の内壁（雌螺子溝２ｂ）とが一体的に接合された第２接合部９を備えることとした。
これにより、第１接合部８への応力集中を防止でき、アキュムレータ１の耐圧性を向上できる。
【００２９】
（２）本体２及び閉塞部材３の外周を横断面円形状に形成し、第１接合部８をアキュムレータ１の外周の円周上における全周に亘って連続して形成し、第２接合部９をアキュムレータ１の外周の円周上における複数箇所に形成した。
これにより、（１）と同様の作用・効果に加えて、第１接合部８に掛かる内部圧力を均等にでき、耐圧性を向上できる。
【００３０】
（３）第２接合部９をアキュムレータ１の外周の円周上における複数箇所に等角度間隔で形成した。
これにより、（２）と同様の作用・効果に加えて、内部圧力に起因する応力を均等に分散でき、第１接合部８への応力集中を更に効果的に防止できる。
【００３１】
（４）本体２と閉塞部材３は互いに螺合された螺合部５を備え、第２接合部９を螺合部５に掛けて形成した。
これにより、耐圧性の向上と冷媒の外部への漏れ防止を実現できる。また、内部圧力の上昇に起因する閉塞部材３の脱落を防止できる。
【００３２】
（５）第１接合部８及び第２接合部９を摩擦撹拌接合により形成したこととした。
これにより、簡便な方法でもって両接合部8,9を形成できる上、接合強度を高くして耐圧性を向上できる。
【実施例２】
【００３３】
以下、実施例２を説明する。
実施例２において、実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図１３は実施例３の圧力容器が適用されたアキュムレータの側断面図である。
【００３４】
図１３に示すように、実施例２では、本体２の開口端部２ａの厚みを雌螺子溝２ｂの厚み（螺合部５の高さＬ３）の分だけ大きく形成し、この外径に合わせて閉塞部材３を拡径しているという点が実施例１と異なる。
従って、実施例２では、実施例１の作用・効果に加えて、雌螺子溝２ｂを形成して薄肉化したことによる本体２の開口端部２ａの剛性低下を防止できるという効果を得ることができる。
【００３５】
以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例１及び実施例２では、本体２の開口端部２ａの内側に雌螺子溝２ｂを形成し、閉塞部材３には、段部３ａを有して縮径された挿入部３ｂが形成されると共に、この挿入部３ｂの外周部には本体２の雌螺子溝２ｂに螺合可能な雄螺子溝３ｃが形成されている実施例を示したが、両螺子溝2b,3bは形成しなくても良い。
この場合は、本体２の開口端部２ａの内側に閉塞部材３の挿入部３ｂの外周部が接触又は略圧入の状態で締結し、第２接合部９を優先的に接合する。
その後、第１接合部８の接合を行うが、プローブ１０ｂが押圧した状態で本体２の開口端部２ａと閉塞部材３との段部３ａの間を接合させることになり、両部品間を離間させる方向の力が作用する。
しかしながら、第２接合部９は優先的に接合されているため、第１接合部８は本体２の開口端部２ａと閉塞部材３との段部３ａの隙間は広がらずに一定の間隔を確保しつつ接合することが可能であり、接合の安定化が図れる。
更に、実施例１では、圧力容器をアキュムレータとしたが、一般的な圧力容器に適用しても良い。
従って、圧力容器内の収容物や内部構造はその用途によって適宜設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの上面図である。
【図２】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの正面図である。
【図３】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの分解図である。
【図４】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの側断面図である。
【図５】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの側断面図である。
【図６】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図８】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図９】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図１０】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図１１】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図１２】実施例１の圧力容器が適用されたアキュムレータの製造方法を説明する図である。
【図１３】実施例２の圧力容器が適用されたアキュムレータの側断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  アキュムレータ
２  本体
２ａ  開口端部
２ｂ  雌螺子溝
３  閉塞部材
３ａ  段部
３ｂ  挿入部
３ｃ  雄螺子溝
３ｄ  凹部
３ｅ、３ｆ  接続孔
３ｇ  固定部
４  Ｕ字管
４ａ  小孔
４ｂ  連通孔
５  螺合部
６  内部空間
７  衝き合わせ部
８  第１接合部
９  第２接合部
１０  回転体
１０ａ  ショルダ
１０ｂ  プローブ
１１  オイル
【図１】
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【図２】
2010121910.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010121910.tif 000011
【図１０】
2010121910.tif 000012
【図１１】
2010121910.tif 000013
【図１２】
2010121910.tif 000014
【図１３】
2010121910.tif 000015