(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部（１１）と、この胴体部（１１）に接合されるケーシングトップ部（１２）及びケーシングボトム部（１３）とから構成されてなる圧縮機のケーシング構造であって、上記ケーシングトップ部（１２）とケーシングボトム部（１３）との少なくともいずれか一方は、縦断面視で概略楕円円弧状となるように形成されると共に、これとは略同板厚の胴体部（１１）に対して突き合わせ溶接（１４）により接合されており、上記ケーシングトップ部（１２）又はケーシングボトム部（１３）は、これら各部（１２）（１３）の高さ（Ｌ）と、これら各部（１２）（１３）の楕円長径の半分の長さ（Ｒ）との間に、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０の関係が成立するように形成されており、これにより上記胴体部（１１）と上記ケーシングトップ部（１２）又はケーシングボトム部（１３）との両者の安全率が近づくように構成されていることを特徴とする圧縮機のケーシング構造。
【請求項２】
上記接合端部（１２ａ）（１３ａ）は、胴体部（１１）に対して接合し易くするため円筒部分（１５）を有していることを特徴とする請求項１の圧縮機のケーシング構造。
【請求項３】
上記ケーシングトップ部（１２）における楕円円弧状部分（１２ｃ）の周方向に沿って付属品取付のための取付用平面（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかの圧縮機のケーシング構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍装置等に使用されるロータリ式、スクロール式、スイング式の高圧密封型圧縮機等の圧縮機に関し、特にこれら圧縮機におけるケーシング構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られている冷凍装置等に使用される高圧密封型圧縮機は、例えば、図５で示すような構造となっている。すなわち、図５に示すように、圧縮機５０は、密閉ケーシング５１内に配装されたモータ等の駆動手段５２と、この駆動手段５２によって駆動される圧縮手段５３とから概略構成されている。このうち、上記密閉ケーシング５１は、胴体部５４と、この胴体部５４に溶接接合されるケーシングトップ部５５及びケーシングボトム部５６とから構成されている。なお、図５は公知のスイング圧縮機の概略構成を示す断面図である。
【０００３】
ここで、上記密閉ケーシング５１における胴体部５４とケーシングトップ部５５との接合構造、及び胴体部５４とケーシングボトム部５６との接合構造について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、図６は、従来のケーシングトップ部の縦断面構造を示す構成図、図７は同じく従来のケーシングボトム部の縦断面構造を示す構成図である。
【０００４】
まず、ケーシングトップ部５５は、図６に示すように、胴体部６０の端部と、ケーシングトップ部５５を構成する鏡板６１の端部とが隅肉重ね溶接６２されている。また、この鏡板６１の一部は、温度センサやターミナル等の付属部品を取り付け易くするため、あるいは吐出管を取り付けるための取付用平面６３ａとなっており、プレス加工等によって形成されている。なお、上記鏡板６１の他部分は大きな平面６３ｂとなっている。この場合、ケーシングトップ部５５の高さＬに占める円筒部の高さＨの割合はかなり大きく、例えばその割合が５割近くなる場合もある。
【０００５】
一方、ケーシングボトム部５６は、図７に示すように、胴体部７０の端部と、ケーシングボトム部を構成する鏡板７１の端部とが隅肉重ね溶接７２されることにより形成されている。この場合、ケーシングトップ部５６の場合とは異なり、取付用平面は通常、必要ないので、ケーシングボトム部５６の縦断面形状は、同図（ｂ）で示すように凹形状とするか、もしくは同図（ａ）で示すように略楕円円弧状とされている。これら図７の（ａ）及び（ｂ）で示すものも、図６の場合と同様、上記鏡板７１の高さＬに占める円筒部の高さＨの割合はかなり大きく、例えば５割近くなる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図６及び図７で示す従来のケーシング構造によれば、次のような種々の不具合があった。すなわち、まず第１には、鏡板６１、７１と胴体６０、７０とは隅肉重ね溶接で接合されるため、接合部近傍において構造の幾何学的な形状の急激な変化により、高圧時、大きな曲げ応力が発生するということである（図７（ａ）に符号ｂで示す部分）。また、鏡板６１、７１の高さＬに占める円筒部高さＨの割合が高く（例えば、その割合が５割近くを占める場合もある）、高圧を受ける際、鏡板６１、７１の中央部近傍において大きな曲げ応力が生じる（図７（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ符号ｂで示す部分）。また、第２には、ターミナルや温度センサ等の付属部品を取り付けるため、ケーシングトップ部５５を構成する鏡板６１の中央近傍に設けられた取付用平面６３ａと楕円部との接続部が幾何学的に急に変化することにより、接続部近傍と平面中央部近傍において大きな曲げ応力が生じるということである。
【０００７】
以上のことから明らかなように、従来のケーシング構造による鏡板においては、大きな曲げ応力が生じ易いので、高圧時の構造の安全性を確保するためには、鏡板６１、７１の肉厚をかなり厚くしなければならず、従って、材料コストが上昇すると共に、成形性が低下し、しかも鏡板６１、７１と胴体６０、７０との溶接接合が難しくなり、そのため全体的に見て大幅なコストアップとなる不具合があった。
【０００８】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、構造の信頼性と成形性の向上、胴体部との溶接接合性の向上、及び材料コストの低減化を図ることが可能な圧縮機のケーシング構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の圧縮機のケーシング構造は、胴体部１１と、この胴体部１１に接合されるケーシングトップ部１２及びケーシングボトム部１３とから構成されてなる圧縮機のケーシング構造であって、上記ケーシングトップ部１２とケーシングボトム部１３との少なくともいずれか一方は、縦断面視で概略楕円円弧状となるように形成されると共に、これとは略同板厚の胴体部１１に対して突き合わせ溶接１４により接合されており、上記ケーシングトップ部１２又はケーシングボトム部１３は、これら各部１２、１３の高さ（Ｌ）と、これら各部１２、１３の楕円長径の半分の長さ（Ｒ）との間に、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０の関係が成立するように形成されており、これにより上記胴体部１１と上記ケーシングトップ部１２又はケーシングボトム部１３との両者の安全率が近づくように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記した請求項１の圧縮機のケーシング構造では、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３を縦断面視で楕円円弧状となるように形成してあるので、高圧時、上記各部１２、１３を構成する鏡板に生じる応力が曲げ応力中心から膜応力中心へと変化し、かつ鏡板中心近傍の最大応力値を著しく低下させることができる。また、ケーシングトップ部１２やケーシングボトム部１３を構成する鏡板と胴体部１１とを突き合わせ溶接によって接合しているので、高圧時、その接合部近傍の構造幾何学的な形状による曲げ変形の影響が小さくなり、それに伴う最大曲げ応力も大幅に低下させることができる。したがって、ケーシング各部の肉厚を増加しなくとも構造強度の向上が図れ、材料コストの低減をも図ることができる。また、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３における楕円円弧状が上記ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３の高さＬとこれら各部の楕円長径の半分の長さＲとの間で、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０という関係が成立するようにしたことにより、胴体部１１と、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３との強度バランスを良好なものとすることができる。したがって、従来のように、ケーシング肉厚を大きくしなくとも圧縮機のケーシングとして要求される強度を保持することができ、材料コストの大幅ダウンを図ることができる。
【００１１】
また請求項２の圧縮機のケーシング構造は、上記請求項１の圧縮機のケーシング構造において、上記接合端部１２ａ、１３ａは、胴体部１１に対して接合し易くするため円筒部分１５を有していることを特徴としている。
【００１２】
上記請求項２の圧縮機のケーシング構造では、円筒部分１５は、胴体部１１に対して接合し易くするための必要最小限の寸法であるので、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３の縦断面視で楕円円弧状としたことに伴う利点をさほど損なうことなく、溶接作業性の向上をも同時に図ることができる。
【００１５】
請求項３の圧縮機のケーシング構造は、上記請求項１ないし３のいずれかに記載の圧縮機のケーシング構造において、上記ケーシングトップ部１２における楕円円弧状部分１２ｃの周方向に沿って付属品取付のための取付用平面１６が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
上記請求項３の圧縮機のケーシング構造では、温度センサやターミナル等の付属品を取り付けるための取付用平面１６を縦断面視で楕円円弧状となるように形成したケーシングトップ部１２の周方向に沿って設けたので、従来の取付用平面に比べ、上記取付用平面１６と他の楕円部との接続部近傍や取付用平面中心近傍での最大応力値を大きく低下させることができる。したがって、この取付用平面に温度センサやターミナル等の付属品を取り付けても十分な構造強度を発揮させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明による圧縮機のケーシング構造の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態である圧縮機のケーシング構造（ケーシングトップ部）を示す概略構成図、図２は、同じくこの発明の一実施の形態である圧縮機のケーシング構造（ケーシングボトム部）を示す概略構成図、図３はケーシングトップ部の平面位置を示す説明図、図４はケーシングにおける胴体部と鏡板の安全率と、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）との関係を示すグラフである。
【００１８】
まず、この発明の一実施の形態である圧縮機のケーシング構造の構成について図１及び図２を参照しながら説明する。図１で示すように、胴体部１１に対してケーシングトップ部１２は突き合わせ溶接１４によって接合されている。ここで上記ケーシングトップ部１２は縦断面視で楕円円弧状に形成されている。すなわち、胴体部１１の半径が、ケーシングトップ部１２の長径の半分の長さとなるように形成されている。この際、このケーシングトップ部１２は、理想的には縦断面視で完全な楕円円弧状で形成されており、その端部１２ａには円筒部分１５が存在していないことが構造強度の点からみて最も好ましいと考えられる。
【００１９】
また、上記ケーシングトップ部１２は、例えば図例のように、胴体部１１に対して溶接作業を行い易くするための必要最小限の寸法の円筒部分１５を設ける構成としてもよい。例えば、ケーシングトップ部１２の高さＬを３０〜３５ｍｍ、ケーシングトップ部１２を構成する鏡板の厚みを５〜６ｍｍとし、かつこのケーシングトップ部１２が接合される胴体部１１の半径（ケーシングトップ部１２の楕円長径の半分の長さＲ）を５６ｍｍとした場合、円筒部分１５の長さは５ｍｍ程度とする。この場合、溶接される胴体部１１及びケーシングトップ部１２には、Ｖ型開先を形成し、突き合わせ溶接１４されるようになっている。
【００２０】
また、上記ケーシングトップ部１２（後述のケーシングボトム部１３の場合も基本的に同様である）における楕円形状において、上記ケーシングトップ部１２の高さＬとこれら各部の楕円長径の半分の長さＲ（胴体部１１の半径Ｒ）との間で、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０（より好ましくはＬ／Ｒ＝０．５３〜０．６３）という関係が成立するようにする。このような条件設定は、後述の検討結果から導かれるものであるが、このようにすることにより、胴体部１１とケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３との強度バランスを良好なものとすることができる。なお、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０（より好ましくはＬ／Ｒ＝０．５３〜０．６３）とした限定理由は、検討結果を考察した結果、０．５０未満であるか、０．８０を超えると、良好な強度バランスが得られない。
【００２１】
さらに、上記ケーシングトップ部１２には、温度センサやターミナル等の付属品、あるいは吐出口を設けるための取付用平面１６が設けられている。この取付用平面１６は、例えば、ケーシングトップ部１２を形成する鏡板の楕円円弧状部分１２ｃの周方向に沿った位置に１つ又は複数個、設けられており、従来の取付用の平面１７と比べると、その形成位置やサイズが大きく異なっている。
【００２２】
次に、図２を参照しながらケーシングボトム部１３への適用例について説明する。図２で示すように、胴体部１１に対してケーシングボトム部１３はその端部１３ａにて突き合わせ溶接１４によって接合されている。ここで上記ケーシングボトム部１３も前述のケーシングトップ部１２の場合と同様、縦断面視で楕円形状となるように形成されている。但し、図例の場合、上記ケーシングトップ部１２の場合と同じく、理想的には円筒部分１５は存在しないのが本来好ましいが、溶接作業性等を考慮すると、ケーシングボトム部１３の端部は、ケーシングトップ部１２と同様、溶接し易くするために必要最小限の寸法の円筒部分１５が形成された構成とする。具体的寸法例はケーシングトップ部１２の場合と実質的に同様であるので、その説明は省略する。
【００２３】
上記ケーシングボトム部１３は図２の矢印ａで示すように、このケーシングボトム部１３に生じる最大応力が曲げ応力中心から膜応力中心に変化することにより、最大応力値を著しく低下させることができるものと考えられる。
【００２４】
次に、ケーシングにおける胴体部と鏡板の安全率と、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）との関係についての検討例について図４を参照しながら説明する。ここで、供試体としては、（ａ）胴体の板厚５．０ｍｍ、（ｂ）鏡板の板厚５．０ｍｍとした場合と、（ｃ）胴体の板厚７．０ｍｍ、（ｄ）鏡板の板厚７．０ｍｍとした場合の２種類のケーシングについて検討した。
【００２５】
上記条件のケーシングに対し、荷重条件として、胴体部１１とケーシングボトム部１３（あるいはケーシングトップ部１２）の内側にそれぞれ、所定の圧力を加えた場合において、ケーシングにおける胴体部と鏡板との安全率と、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）との関係についての検討を行った。なお、上記検討に供したケーシングは、いずれもケーシングボトム部１３（あるいはケーシングトップ部１２）の高さＬに占める円筒部の高さＨを０としたものと仮定した（つまり、円筒部を完全になくし、実質的にＬが楕円の短径となる理想的な楕円形状とした）。この検討結果は、図４で示すグラフの通りである。このグラフについて考察するに、胴体部と鏡板との安全率を考えた場合、検討データをプロットして得た曲線（ａ）と曲線（ｂ）とが交差する交点Ａ、また、同じく曲線（ｃ）と曲線（ｄ）とが交差する交点Ｂにおいては、両者の安全率が同じになるので、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）との関係において最も理想的な条件であると考えられる。したがって、ケーシングの強度バランスを考える上で、（ａ）と（ｂ）の組み合わせの場合、及び（ｃ）と（ｄ）の組み合わせの場合のいずれの場合であっても、それぞれの曲線が交差する点（Ａ又はＢ）を含んでその近傍が好適範囲と考えられる。すなわち、圧縮機のケーシングとして許容できる胴体部と鏡板（ケーシングボトム部１３あるいはケーシングトップ部１２）の安全率を考慮すると、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）は０．５０〜０．８０（より好ましくは０．５３〜０．６３）の範囲では、胴体部１１と、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３との強度バランスを良好なものとすることができる。この場合、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）が０．５０未満であるか０．８０を超えると、上記と同様、強度バランスの点で好ましくない。なお、上記において、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）の適用範囲として、０．５３〜０．６３の範囲を選択したとする場合、胴体部１１とケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３との強度バランスをとりながらも、ケーシングトップ部１２及び／又はケーシングボトム部１３の成形量が少なくてよいので、より一層優れている。
【００２６】
以上のように、この発明による圧縮機のケーシング構造によれば、ケーシングトップ部１２やケーシングボトム部１３を構成する鏡板形状（高さＬ）を、最も好ましくは縦断面視で円筒部分１５をなくした楕円円弧状とするか、又は円筒部分１５の高さＨを溶接に必要最小限（約５ｍｍ）有した楕円円弧状とし、しかもＬ／Ｒ（楕円長径の半分の長さ＝胴体部半径）は０．５０〜０．８０（より好ましくは０．５３〜０．６３）とするのがケーシングの強度バランスの点で好ましいと考えられる。このような条件を満足することで、圧縮機のケーシング構造としての信頼性と成形性の向上、胴体部との溶接接合性の向上及び材料コストの低減化を確実に図ることができる。
【００２７】
以上にこの発明の一実施形態について説明をしたが、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、その主旨を損なわない限り、種々変更して適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように請求項１の圧縮機のケーシング構造によれば、ケーシングトップ部及びケーシングボトム部を縦断面視で楕円円弧状となるように形成したので、高圧時、上記各部を構成する鏡板に生じる応力が曲げ応力メインから膜応力メインへと変化し、かつ鏡板中心近傍の最大応力値を著しく低下させることができる。また、ケーシングトップ部やケーシングボトム部の鏡板と胴体部とを突き合わせ溶接によって接合しているので、高圧時、接合部近傍の構造幾何学的な形状による曲げ変形の影響が小さくなり、それに伴う最大曲げ応力も大幅に低下させることができる。したがって、ケーシング各部の肉厚を分厚くしなくとも構造強度の向上が図れ、材料コストの低減をも図ることができる。また、ケーシングトップ部及びケーシングボトム部における楕円円弧状を上記ケーシングトップ部及びケーシングボトム部の高さＬとこれら各部の楕円長径の半分の長さＲとの間で、Ｌ／Ｒ＝０．５０〜０．８０という関係が成立するように設定したので、胴体部とケーシングトップ部及び／又はケーシングボトム部との強度バランスを良好なものとすることができる。したがって、従来のように、ケーシング各部の肉厚を分厚くしなくとも圧縮機のケーシングとして要求される強度を十分に保持させることができ、材料コストの大幅ダウンを図ることができる。
【００２９】
請求項２の圧縮機のケーシング構造によれば、円筒部分は胴体部に対して接合するための必要最小限の寸法であるので、ケーシングトップ部あるいはケーシングボトム部の縦断面視で楕円円弧状としたことに伴う利点をさほど損なうことなく、溶接作業性の向上をも同時に図ることができる。
【００３１】
請求項３の圧縮機のケーシング構造によれば、温度センサやターミナル等の付属品を取り付けるための取付用平面を縦断面視で楕円円弧状となるように形成されたケーシングトップ部の周方向に沿った位置に設けたので、従来の取付用平面に比べ、取付用平面と他の楕円部との接続部近傍や取付用平面中心近傍での最大応力値を大きく低下させることができる。したがって、この取付用平面に温度センサやターミナル等の付属品を取り付けても十分な構造強度を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である圧縮機のケーシング構造（ケーシングボトム部）を示す概略構成図である。
【図２】この発明の一実施の形態である圧縮機のケーシング構造（ケーシングトップ部）を示す概略構成図である。
【図３】ケーシングトップ部における平面位置を模式的に示す説明図である。
【図４】ケーシングにおける胴体部と鏡板の安全率と、楕円の高さ／長径の半分の長さ（Ｌ／Ｒ）との関係を示すグラフである
【図５】公知のスイング圧縮機の概略構成を示す断面図である。
【図６】従来のケーシングトップ部の縦断面構造を示す構成図である。
【図７】同じく従来のケーシングボトム部の縦断面構造を示す構成図である。
【符号の説明】
１１  胴体部
１２  ケーシングトップ部
１２ａ  接合端部
１３  ケーシングボトム部
１３ａ  接合端部
１４  突き合わせ溶接
１５  円筒部分
１６  取付用平面
【図１】
0003624817.tif 000002
【図２】
0003624817.tif 000003
【図３】
0003624817.tif 000004
【図４】
0003624817.tif 000005
【図５】
0003624817.tif 000006
【図６】
0003624817.tif 000007
【図７】
0003624817.tif 000008