(57)【要約】【課題】密閉容器溶接部の耐圧疲労強度の高い密閉型圧縮機を得る。【解決手段】密閉容器胴部の高さHと内直径Dの比（H/D）および胴部の厚さtと内直径Dの比（t/D）を、-87.7(t/D)2 -13.8(t/D) +1.91 ≦ (H/D) ≦ -356(t/D)2 +35.6(t/D) +0.792  あるいは  (H/D) ≦ -86.8(t/D)2 -4.70(t/D) +1.79と、  3Pmax/σB ≦ t/D    （Pmax：最大設計圧、σB：胴材料の引張強度）との寸法範囲にし、容器溶接接合部の大きな有効耐圧疲労強度を得る。【選択図】図４
2008232023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の胴部と上下の鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、前記密閉容器の内部に配置された圧縮機構および前記密閉容器の内部に配置され、前記圧縮機構を駆動する電動機構を備えた密閉型圧縮機において、
前記密閉容器において、胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）および胴部の厚さ寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）を変化させることにより、胴部と上下鏡板とを溶接接合した溶接部の有効耐圧疲労強度を示す寸法範囲が
-87.7(t/D)2 -13.8(t/D) +1.91 ≦ (H/D) ≦ -356(t/D)2 +35.6(t/D) +0.792
であり、
3Pmax/σB ≦ t/D    （Pmax：最大設計圧、σB：胴材料の引張強度）
を満足することを特徴とした密閉型圧縮機。
【請求項２】
円筒状の胴部と上下の鏡板とをそれぞれ溶接接合した密閉容器、前記密閉容器の内部に配置された圧縮機構および前記密閉容器の内部に配置され、前記圧縮機構を駆動する電動機構を備えた密閉型圧縮機において、
前記密閉容器において、胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）および胴部の厚さ寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）を変化させることにより、胴部と上下鏡板とを溶接接合した溶接部の最適耐圧疲労強度を示す寸法関係が
(H/D) ≦ -86.8(t/D)2 -4.70(t/D) +1.79
であり、
3Pmax/σB ≦ t/D    （Pmax：最大設計圧、σB：胴材料の引張強度）
を満足することを特徴とした密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒を圧縮する密閉型圧縮装置に関するものであり、特に密閉型圧縮機の密閉容器の胴と上下鏡板の溶接部における耐圧疲労強度を向上させる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明を適用できる型の従来の密閉型圧縮機においては、円筒状の胴部と、略半球状の上部鏡板と、下部鏡板とを溶接により接合した密閉容器の内部に、圧縮機構と電動機構とを備えた内部機構が配設されている（例えば、特許文献１参照）。電動機構は、電源ターミナル７に接続されているリード線を介して外部電源から供給される電力によって圧縮機構を駆動する。また、胴部の側面には冷媒（低圧）を吸入する吸入管が配置されており、上部鏡板には高圧に圧縮された冷媒（高圧）を吐出する吐出管が配置されている。
【０００３】
冷媒は、冷凍サイクルにつながる吸入管から密閉容器内の圧縮機構に供給され、臨界圧力まで圧縮される。圧縮された冷媒は、密閉容器内に排出され、吐出管から冷凍サイクルへ吐出される。このため密閉容器内は高圧の冷媒で満たされることになる。なお冷媒としては、従来冷媒よりも臨界圧力の高い二酸化炭素などの自然冷媒を用いることを想定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１８２号公報（第４頁〜第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の密閉型圧縮機の冷媒として使用されていた特定フロンと呼ばれるCFC（ChloroFluoroCarbon）は、成層圏のオゾン層破壊による環境破壊の要因となるため、１９９５年に全廃となった。また、指定フロンと呼ばれるHCFC（HydroChloroFluoroCarbon）および代替フロンと呼ばれるHFC（HydroFluoroCarbon）も地球温暖化の要因となるため２０２０年までに全廃される傾向となっている。
【０００６】
このため、上記のような従来の冷媒に替わり、環境負荷の低い自然冷媒を密閉型圧縮機の冷媒として使用する動きが起こっている。しかしながら、自然冷媒の中には、上記のような従来冷媒の臨海圧力よりもはるかに高い臨海圧力を持つ冷媒もあり、このような従来よりも高い臨海圧力を持つ自然冷媒を使用する場合には、密閉型圧縮機の密閉容器の耐圧疲労強度をさらに向上させる必要がある。
【０００７】
従ってこの発明の目的は、密閉容器の耐圧疲労強度が高い密閉型圧縮機を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る密閉型圧縮機は、円筒状の胴部および上下の鏡板をそれぞれ溶接接合した密閉容器と、前記密閉容器の内部に配置された圧縮機構と、前記密閉容器の内部に配置され、前記圧縮機構を駆動する電動機構とを備えた密閉型圧縮機において、
前記密閉容器の胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）および胴部の厚さ寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）が、
-87.7(t/D)2 -13.8(t/D) +1.91 ≦ (H/D) ≦ -356(t/D)2 +35.6(t/D) +0.792
で表される範囲内にあり、かつ
3Pmax/σB ≦ (t/D)
ただし、Pmax：最大設計圧、σB：胴材料の引張強度
で表される範囲内にあることを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の効果】
【０００９】
密閉型圧縮機の密閉容器の胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）と胴部の板厚寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）を変化させることにより、ある範囲内の板厚寸法t、高さ寸法Hおよび内直径寸法Dを用いて、有効かつ最適な溶接部の耐圧疲労強度が設定でき、密閉容器の耐圧疲労強度が高い密閉型圧縮機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の密閉型圧縮機は、図１に示すように、円筒状の胴部１、略半球状の上部鏡板２、下部鏡板３から溶接接合４ａ、４ｂにより構成されている密閉容器１０１の内部に圧縮機構５と圧縮機構５を駆動する電動機構６を配設した構成となっている。密閉容器１０１の上部鏡板２および下部鏡板３と胴部１とは、溶接接合部４ａ、４ｂで接合されており、密閉容器１０１の密閉性を確保している。電動機構６は、電源ターミナル７と電源ターミナル７に接続されているリード線８を介して外部電源から供給される電力によって圧縮機構５を駆動する。また、胴部１の側面には冷媒（低圧）を吸入する吸入管９が設けられており、上部鏡板２には高圧に圧縮された冷媒（高圧）を吐出する吐出管１０が設けられている。
【００１１】
冷媒は、冷凍サイクルにつながる吸入管９から密閉容器１０１内の圧縮機構５に供給され、臨界圧力まで圧縮される。圧縮された冷媒は、密閉容器１０１内に排出され、吐出管１０から冷凍サイクルへ吐出される。このため密閉容器１０１内は高圧の冷媒で満たされることになる。なお冷媒としては、従来冷媒よりも臨界圧力の高い二酸化炭素などの自然冷媒を用いることを想定している。
【００１２】
ここで図２に示すように、この発明の密閉型圧縮機においては、密閉容器１０１の円筒状の胴部１の高さ寸法をHとし、胴部１の内直径寸法をDとし、胴部の厚さ寸法をtとし、また密閉容器１０１の最大設計圧をPmaxとし、胴部１の材料の引張強度をσBとする。そして、胴部１の高さ寸法Hと内直径寸法Dとの比（H/D）を変化させて圧縮容器溶接部４ａ、４ｂの耐圧疲労強度比率Rの変化の様子を調べて見ると、図３のグラフに表す通りである。
【００１３】
図３は、胴部１の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）を横軸に表し、圧縮容器溶接部４ａ、４ｂの耐圧疲労強度比率Rを縦軸に表したグラフである。この耐圧疲労強度比率Ｒは、有限要素解析で得られた溶接接合部４ａ、４ｂの作用応力拡大係数から耐圧疲労強度を割り出して、t/D＝0.0694における極大値を１としたときの強度の相対比較図である。
【００１４】
この図３において、耐圧疲労強度比率ＲはH/Dの変化に対して最適強度（極大値）を有しており、t/Dの変化に対しても耐圧疲労強度比率が変動することを示している。したがって、胴の寸法H、D、tの組合せにより、強度上有効なH、D、tの寸法範囲が図４に示すように決定され、これは次の（式１）により表される。
-87.7(t/D)2-13.8(t/D)+1.91≦(H/D)≦-356(t/D)2+35.6(t/D)+0.792    ……（式１）
【００１５】
図４において、図４の有効強度を示す寸法範囲は、最適強度（極大値）に対して、３％の変動幅を考慮することにより設定されている。ただし、耐圧静的強度の基準から、t/Dに関しては次の（式２）により表される制限が存在する。
3Pmax/σB ≦ (t/D)        ……（式２）
【００１６】
従って、本発明においては、胴部１の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）および胴部１の厚さ寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）が、上述の２つの式（式１）および（式２）により表される範囲内となるように構成されていて、この範囲内の板厚寸法t、高さ寸法Hおよび内直径寸法Dを用いて、有効かつ最適な溶接部の耐圧疲労強度が設定でき、密閉容器の耐圧疲労強度が高い密閉型圧縮機を提供できるのである。
【００１７】
実施の形態２．
図５は、図３と同様に、胴部１の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）を横軸に表し、圧縮容器溶接部４ａ、４ｂの耐圧疲労強度比率Rを縦軸に表したグラフである。図６は、図４と同様に、胴部１の厚さ寸法tと内直径寸法Dの比（t/D）を横軸に表し、胴部１の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）を縦軸に表したグラフである。
【００１８】
この耐圧疲労強度比率は有限要素解析で得られた溶接接合部４ａ，４ｂの作用応力拡大係数から耐圧疲労強度を割り出して、t/D＝0.0694における極大値を１としたときの強度の相対比較図である。
【００１９】
この図５において、耐圧疲労強度比率はH/Dの変化に対して最適強度（極大値）を有しており、t/Dの変化に対しても耐圧疲労強度比率が変動することを示している。したがって、胴の寸法H,D,tの組合せにより、最適強度を示すH,D,tの寸法関係が図６に示すように決定される。
(H/D) ≦ -86.8(t/D)2 -4.70(t/D) +1.79    ……（式３）
【００２０】
ただし、耐圧静的強度の基準から、t/Dに関しては、
3Pmax/σB ≦ t/D    （Pmax：最大設計圧、σB：胴材料の引張強度）  ……（式２）
の制限が存在する。
【００２１】
従って、胴部と上下鏡板とを溶接接合した溶接部の最適耐圧疲労強度を示す寸法関係が
上の（式３）と（式２）とを満足するように決定される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の密閉型圧縮機の圧縮容器構造を示す断面図である。
【図２】この発明に係る圧縮容器の寸法関係を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による圧縮容器溶接部の耐圧疲労強度比Rと胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）の関係を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１による圧縮容器溶接部の有効強度を示すH,D,tの範囲を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態２による圧縮容器溶接部の耐圧疲労強度比Rと胴部の高さ寸法Hと内直径寸法Dの比（H/D）の関係を示した図である。
【図６】この発明の実施の形態２による圧縮容器溶接部の最適強度（極大値）を示すH,D,tの関係を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  胴部、２  上部鏡板、３  下部鏡板、４ａ、４ｂ  溶接接合部、５  圧縮機構、６  電動機構、７  電源ターミナル、８  リード線、９  吸入管、１０  吐出管  １０１  密閉容器。
【図１】
2008232023.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008232023.tif 000005
【図４】
2008232023.tif 000006
【図５】
2008232023.tif 000007
【図６】
2008232023.tif 000008