(57)【要約】【課題】鏡板などの成形品と配管などの貫通部材との間の溶接部に残留応力が発生するのを防止して、クラックが発生するのを防止できる圧力容器および圧力容器の製造方法を提供する。【解決手段】鋼板をプレスして内面と外面とを有するアキュムレータの鏡板２６を成形し（プレス工程）、鏡板２６の内面に圧力を負荷する（加圧工程）。その後、圧力が負荷された鏡板２６に、この鏡板２６を貫通する配管２１を溶接する（溶接工程）。【選択図】図２Ｄ
2015021461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板（２０）をプレスして内面（２６Ａ）と外面（２６Ｂ）とを有する圧力容器の成形品（２６）を成形するプレス工程と、
上記成形品（２６）の内面（２６Ａ）に圧力を負荷する加圧工程と、
圧力が負荷された上記成形品（２６）に上記成形品（２６）を貫通する貫通部材（２１）を溶接する溶接工程と
を備えることを特徴とする圧力容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力容器の製造方法において、
上記プレス工程と上記加圧工程との間に、上記成形品（２６）に上記貫通部材（２１）としての配管（２１）を予め溶接する事前溶接工程を備え、
上記溶接工程は、上記成形品（２６）と上記配管（２１）との溶接部（２１Ａ）を再度溶融することによって、上記成形品（２６）に上記配管（２１）を溶接し直す工程であることを特徴とする圧力容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力容器の製造方法において、
上記成形品（２６）は、鏡板（２６）であることを特徴とする圧力容器の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の鏡板（２６）を有する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、例えば、圧縮機等に用いられる圧力容器および圧力容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力容器としては、特開２０１１−８０４２６号公報（特許文献１）に記載のものがある。圧力容器としてのアキュムレータの製造方法としては、一般に、鋼板をプレス装置でプレスして塑性変形させて鏡板を成形し、この鏡板に配管を貫通させ、配管と鏡板とを溶接している。そして、鏡板を胴体部に組み付けてアキュムレータを製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記アキュムレータには、使用時に内圧が負荷される。この内圧が負荷されたとき、アキュムレータに追加の塑性変形が起こる場合がある。この追加の塑性変形が起こると、鏡板と配管との間の溶接部に過大な応力がかかって、残留応力が発生し、クラックの原因になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、鏡板などの成形品と配管などの貫通部材との間の溶接部に残留応力が発生するのを防止して、クラックが発生するのを防止できる圧力容器および圧力容器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の圧力容器の製造方法は、
鋼板をプレスして内面と外面とを有する圧力容器の成形品を成形するプレス工程と、
上記成形品の内面に圧力を負荷する加圧工程と、
圧力が負荷された上記成形品に上記成形品を貫通する貫通部材を溶接する溶接工程と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の圧力容器の製造方法によれば、プレス工程で塑性変形させて成形した成形品の内面に圧力を負荷して、この圧力が負荷された成形品に貫通部材を溶接する。このため、上記溶接後に成形品に内圧が負荷されても、成形品に追加の塑性変形が起こるのを抑制して、成形品と貫通部材との間の溶接部に過大な応力がかかるのを抑制できる。したがって、上記溶接部に残留応力が発生するのを防止して、上記溶接部の疲労強度を向上させ、クラックが発生するのを防止できる。
【０００８】
また、一実施形態の圧力容器の製造方法では、
上記プレス工程と上記加圧工程との間に、上記成形品に上記貫通部材としての配管を予め溶接する事前溶接工程を備え、
上記溶接工程は、上記成形品と上記配管との溶接部を再度溶融することによって、上記成形品に上記配管を溶接し直す工程である。
【０００９】
上記実施形態によれば、加圧工程の前に成形品に配管を予め溶接するので、加圧工程において、この配管を用いて成形品の内側に気体や液体を容易に導入できて、成形品の内面に圧力を容易に負荷できる。また、成形品と配管との溶接部を再度溶融して、成形品に配管を溶接し直すので、上記溶接部に残留応力が発生していても、この残留応力を確実に除去できる。
【００１０】
また、一実施形態の圧力容器の製造方法では、
上記成形品は、鏡板である。
【００１１】
また、本発明の圧力容器は、上記鏡板を有する。
【００１２】
上記構成の圧力容器によれば、上記鏡板を有するので、使用時に、鏡板と貫通部材との間の溶接部にクラックが発生するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧力容器の製造方法によれば、成形品に追加の塑性変形をさせた後で、成形品に貫通部材を溶接するので、成形品と貫通部材との間の溶接部に残留応力が発生するのを防止して、クラックが発生するのを防止できる。
【００１４】
また、本発明の圧力容器によれば、上記鏡板を有するので、使用時に、鏡板と貫通部材との間の溶接部にクラックが発生するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の圧縮機の一実施形態を示す簡略正面図である。
【図２Ａ】本発明のアキュムレータの製造方法の第１実施形態を説明するための図である。
【図２Ｂ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図２Ｄ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図３Ａ】本発明のアキュムレータの製造方法の第２実施形態を説明するための図である。
【図３Ｂ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図３Ｃ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図３Ｄ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図３Ｅ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図４Ａ】本発明のアキュムレータの製造方法の第３実施形態を説明するための図である。
【図４Ｂ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｃ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｄ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｅ】上記アキュムレータの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の圧縮機の一実施形態についての簡略正面図を示している。図１に示すように、この圧縮機は、圧縮機本体１と、アキュムレータ２と、このアキュムレータ２を圧縮機本体１に固定するバンド３とを有する。
【００１８】
この圧縮機は、例えば、高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、図示しない凝縮器、膨張機構および蒸発器とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する。
【００１９】
圧縮機本体１は、円筒状の胴体部１５と、この胴体部１５の両端にそれぞれ設けられた椀形の鏡板１６，１７と、鏡板１６の中央部に設けられた吐出管１３とを有する。胴体部１５には支持台１１が取り付けられている。圧縮機本体１は、アキュムレータ２と、図示しない上記凝縮器とに接続されている。圧縮機本体１は、アキュムレータ２から吸入された冷媒ガスを、高温高圧に圧縮して、吐出管１３から凝縮器へ吐出する。
【００２０】
アキュムレータ２は、円筒状の胴体部２５と、この胴体部２５の両端にそれぞれ設けられた椀形の鏡板２６，２７とを有する。アキュムレータ２は、図示しない上記蒸発器に接続されている。アキュムレータ２の鏡板２６は、圧縮機本体１に連通する２つの出口配管２１を有している。アキュムレータの出口配管２１と圧縮機本体１とは、２本の連結配管５によって連結されている。アキュムレータ２の胴体部２５の外周には、バンド３が巻き付けられ、このバンド３の両端が圧縮機本体１の支持台１１に取り付けられている。アキュムレータ２は、バンド３と支持台１１とによって、圧縮機本体１に固定されている。
【００２１】
次に、圧力容器の一例としてのアキュムレータ２の製造方法について説明する。
【００２２】
図２Ａから２Ｄは、本発明のアキュムレータ２の製造方法の第１実施形態を説明するための断面図を示している。
【００２３】
まず、図２Ａに示すような円板状の鋼板２０を、図示しないプレス加工装置によってプレスして、図２Ｂに示すような成形品の一例としての鏡板２６の概略成形を行う（プレス工程）。鏡板２６は、略お椀形状に塑性変形しており、内面２６Ａおよび外面２６Ｂを有している。鏡板２６の中央部には、内面２６Ａから外面２６Ｂに向けて突出している２つの円筒状の配管挿通部２６Ｃが設けられている。
【００２４】
次に、図２Ｃに示すように、鏡板２６を内圧負荷用の治具３０に取り付ける。この治具３０は、平板状の基板３１と、この基板３１の上面３１Ａに設けられた環状部材３２とを有している。環状部材３２は、環状部材３２の上面の中央部に設けられた凹部３２Ａを有している。この凹部３２Ａに鏡板２６の周縁が嵌合され、鏡板２６の開口は、基板３１によって密閉される。
【００２５】
次に、鏡板２６の配管挿通部２６Ｃのそれぞれに、配管４１を嵌合して取り付けて、配管４１のそれぞれから配管挿通部２６Ｃを介して鏡板２６の内側に高圧の空気を供給する。この高圧の空気により、鏡板２６の内面２６Ａにアキュムレータ２の使用圧力と少なくとも等しい圧力、好ましくは、使用圧力の１．５倍以上を負荷する（加圧工程）。このとき、鏡板２６の内面２６Ａには、内面２６Ａに対して直交する方向に外側に向けて荷重が負荷される。
【００２６】
次に、鏡板２６から治具３０および配管４１を取り外す。そして、図２Ｄに示すように、配管挿通部２６Ｃに貫通部材としての出口配管２１を挿通させて、この出口配管２１と鏡板２６とを溶接する（溶接工程）。具体的には、出口配管２１の外周部と配管挿通部２６Ｃの端面とを溶接する。この溶接部２１Ａは、出口配管２１の外周を取り囲むように延在している。
【００２７】
次に、鏡板２６と同様に鏡板２７を製造する。そして、別途製造した胴体部２５の両端に鏡板２６，２７をそれぞれ溶接により取り付ける。このようにして、アキュムレータ２を製造する。
【００２８】
上記実施形態のアキュムレータ２の製造方法によれば、プレス工程で塑性変形させて成形した鏡板２６の内面２６Ａに圧力を負荷して、この圧力が負荷された鏡板２６に出口配管２１を溶接している。このため、上記溶接後に鏡板２６に内圧が負荷されても、鏡板２６に追加の塑性変形が起こるのを抑制して、鏡板２６と出口配管２１との間の溶接部２１Ａに過大な応力がかかるのを抑制できる。したがって、溶接部２１Ａに残留応力が発生するのを防止して、溶接部２１Ａの疲労強度を向上させ、クラックが発生するのを防止できる。
【００２９】
ここで、鏡板２６は、成形時に、プレス装置のプランジャの往復方向に平行な方向に荷重を受ける。一方、アキュムレータ２には運転時に内圧が負荷され、この内圧負荷時に、鏡板２６は、鏡板２６の内面に直交する面外方向の荷重を受ける。このため、鏡板２６は、成形時と内圧負荷時とで異なる方向に荷重を受けることとなる。そこで、本願発明者は、鏡板２６の製造時に予め使用圧力よりも大きい内圧を負荷して、追加の塑性変形を発生させることで、運転時に鏡板２６に追加の塑性変形が起こるのを抑制して、溶接部２１Ａに過大な応力がかかるのを抑制できることを発見し、見出したのである。
【００３０】
また、上記実施形態のアキュムレータ２の製造方法によれば、運転時に鏡板２６に追加の塑性変形が起こるのを抑制するために、例えば鏡板２６の肉厚を大きくして剛性を高める必要がない。このため、不必要な部分まで肉厚を大きくして、材料コストや加工コストなどの製造コストが高くなるのを防止できる。
【００３１】
また、上記実施形態のアキュムレータ２によれば、鏡板２６を有するので、使用時に、鏡板２６と出口配管２６との間の溶接部にクラックが発生するのを防止できる。
【００３２】
（第２実施形態）
図３Ａから３Ｅは、本発明のアキュムレータ２の製造方法の第２実施形態を説明するための断面図を示している。なお、この第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の符号は、上記第１実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００３３】
まず、図２Ａおよび図２Ｂに示したプレス工程と同様に、図３Ａに示すような鋼板２０を、図示しないプレス加工装置によってプレスして、図３Ｂに示すような鏡板２６の概略成形を行う。
【００３４】
次に、図３Ｃに示すように、配管挿通部２６Ｃに出口配管２１を挿通させて、この出口配管２１と鏡板２６とを予め溶接する（事前溶接工程）。
【００３５】
次に、図３Ｄに示すように、鏡板２６を治具３０に取り付ける。また、鏡板２６の出口配管２１のそれぞれに、配管４２を取り付ける。そして、配管４２のそれぞれから出口配管２１を介して、鏡板２６の内側に高圧の空気を供給して、鏡板２６の内面２６Ａにアキュムレータ２の使用圧力と少なくとも等しい圧力、好ましくは、使用圧力の１．５倍以上を負荷する（加圧工程）。
【００３６】
次に、鏡板２６から治具３０および圧力配管４２を取り外して、鏡板２６に対して熱処理を行う。この熱処理としては、例えば完全焼き鈍しや、応力除去焼き鈍し等がある。具体的には、鏡板２６を炉に入れる。この炉内において、図３Ｅに示すように、鏡板２６の左右両側に配置された熱源５０から鏡板２６に熱を加える。そして、この熱により溶接部２１Ａを再度溶融することによって、鏡板２６に配管２１を溶接し直す（溶接工程）。
【００３７】
このアキュムレータ２の製造方法によれば、加圧工程の前に鏡板２６に出口配管２１を予め溶接するので、加圧工程において、出口配管２１を用いて鏡板２６の内側に空気を容易に導入できて、鏡板２６の内面２６Ａに圧力を容易に負荷できる。
【００３８】
また、鏡板２６と出口配管２１との溶接部２１Ａを再度溶融して、鏡板２６に出口配管２１を溶接し直すので、溶接部２１Ａに残留応力が発生していても、この残留応力を確実に除去できる。
【００３９】
（第３実施形態）
図４Ａから４Ｅは、本発明のアキュムレータ２の製造方法の第３実施形態を説明するための断面図を示している。なお、この第３実施形態において、上記第２実施形態と同一の符号は、上記第１実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００４０】
まず、図３Ａおよび図３Ｂに示したプレス工程と同様に、図４Ａに示すような鋼板２０を、図示しないプレス加工装置によってプレスして、図４Ｂに示すような鏡板２６の概略成形を行う。
【００４１】
次に、図４Ｃに示すように、鏡板２６に出口配管２１を予め溶接する。また、胴体部２５の一端と鏡板２６の一端と、および胴体２５の他端と鏡板２７（図１参照）の一端とを予め溶接する。この溶接部２１Ｂは、胴体部２５の両端の外周を取り囲むように延在している。このようにして、アキュムレータ２全体を組み立てる（事前溶接工程）。
【００４２】
次に、図４Ｄに示すように、鏡板２６の出口配管２１のそれぞれに、配管４２を取り付ける。そして、配管４２のそれぞれから出口配管２１を介して、アキュムレータ２の内側に高圧の空気を供給して、アキュムレータ２の内面、すなわち、鏡板２６の内面２６Ａや胴体部２５の内面２５Ａにアキュムレータ２の使用圧力と少なくとも等しい圧力、好ましくは、使用圧力の１．５倍以上を負荷する（加圧工程）。
【００４３】
次に、鏡板２６の出口配管２１から圧力配管４２を取り外して、アキュムレータ２全体に対して熱処理を行う。この熱処理としては、例えば完全焼き鈍しや、応力除去焼き鈍し等がある。具体的には、アキュムレータ２を炉に入れる。この炉内において、図４Ｅに示すように、アキュムレータ２の左右両側に配置された熱源５０からアキュムレータ２に熱を加える。そして、この熱により溶接部２１Ａ，２１Ｂを再度溶融することによって、出口配管２１と鏡板２６、鏡板２６，２７と胴体部２５を溶接し直す（溶接工程）。このようにして、アキュムレータ２を製造する。
【００４４】
このアキュムレータ２の製造方法によれば、加圧工程の前に鏡板２６と出口配管２１とを予め溶接すると共に、胴体部２５と鏡板２６，２７とを予め溶接して、アキュムレータ２全体を組み立てる。したがって、加圧工程において、治具などを用いることなく出口配管２１を用いてアキュムレータ２の内側に高圧の空気を容易に導入できて、アキュムレータ２の内面に圧力を容易に負荷できる。
【００４５】
また、鏡板２６と出口配管２１との溶接部２１Ａおよび胴体部２５と鏡板２６，２７との溶接部２１Ｂを再度溶融して、鏡板２６と出口配管２１と、および胴体部２５と鏡板２６，２７とを溶接し直す。したがって、溶接部２１Ａ，２１Ｂに残留応力が発生していても、これらの残留応力を確実に除去できる。
【００４６】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１から第３実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
【００４７】
また、上記第１から第３実施形態では、アキュムレータ２の鏡板２６を製造していたが、他の圧力容器、例えば圧縮機本体の鏡板を製造してもよい。
【００４８】
また、上記第１から第３実施形態では、鏡板２６を製造していたが、圧力容器の他の部分、例えば胴体部を製造してもよい。
【００４９】
また、上記第１から第３実施形態では、鏡板２６またはアキュムレータ２の内側に高圧の空気を供給していたが、窒素や二酸化炭素等の他の気体や、油や水等の液体を供給して内圧を負荷してもよい。
【００５０】
また、上記第１から第３実施形態では、鏡板２６の挿通孔２６Ｃを介して空気を供給していたが、挿通孔を密閉すると共に、治具の基板から空気を供給して内圧を負荷してもよい。
【００５１】
また、上記第１から第３実施形態では、配管挿通部２６Ｃに出口配管２１を挿通させて、この出口配管２１と鏡板２６とを溶接していたが、例えば、ターミナル等の他の貫通部材を成形品に挿通して、貫通部材と成形品とを溶接してもよい。
【００５２】
また、上記第２，第３実施形態では、鏡板２６またはアキュムレータ２を炉に入れていたが、溶接部を再度溶融することで鏡板に配管等を溶接し直すことができれば、どのような方法でもよい。
【００５３】
また、上記第３実施形態では、配管４２のそれぞれから出口配管２１を介して、アキュムレータ２の内側に高圧の空気を供給していた。しかしながら、これに限られず、例えば鏡板に出口配管を取り付ける前に、鏡板の配管挿通部のそれぞれに配管を取り付けて、配管のそれぞれから配管挿通部を介してアキュムレータの内側に高圧の空気を供給してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
２０  鋼板
２１  出口配管
２１Ａ  溶接部
２６  鏡板
２６Ａ  内面
２６Ｂ  外面
【図１】
2015021461.tif 000003
【図２Ａ】
2015021461.tif 000004
【図２Ｂ】
2015021461.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2015021461.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2015021461.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2015021461.tif 000011
【図３Ｅ】
2015021461.tif 000012
【図４Ａ】
2015021461.tif 000013
【図４Ｂ】
2015021461.tif 000014
【図４Ｃ】
2015021461.tif 000015
【図４Ｄ】
2015021461.tif 000016
【図４Ｅ】
2015021461.tif 000017