(57)【要約】【課題】圧縮部を密閉容器内の高温から断熱する。【解決手段】密閉容器内に電動機と上記電動機により駆動される圧縮部３０とが収納されており、圧縮部３０は、その構成要素として少なくともシリンダ３１（３１ａ，３１ｂ）とシリンダ３１の上面に取り付けられる上側端板３３とシリンダ３１の下面に取り付けられる下側端板３４とを備えているロータリー圧縮機において、圧縮部３０の外表面の少なくとも一部分に、上記圧縮部３０の素材よりも熱伝導率が低い断熱皮膜３１０を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動機と上記電動機により駆動される圧縮部とが収納されており、上記圧縮部は、少なくともシリンダと上記シリンダの上面に取り付けられる上側端板と上記シリンダの下面に取り付けられる下側端板とを備えているロータリー圧縮機において、
上記圧縮部の外表面の少なくとも一部分に、上記圧縮部の素材よりも熱伝導率が低い断熱皮膜が設けられていることを特徴とするロータリー圧縮機。
【請求項２】
上記断熱皮膜の熱伝導率は、上記圧縮部の素材の熱伝導率の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機。
【請求項３】
上記シリンダ、上記上側端板および上記下側端板の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する各外表面に、それぞれ、上記断熱皮膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のロータリー圧縮機。
【請求項４】
上記圧縮部は、上記シリンダとして上シリンダおよび下シリンダと、上シリンダと下シリンダとの間に配置される中間仕切板とを備え、上記中間仕切板の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する外表面にも上記断熱皮膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロータリー圧縮機。
【請求項５】
上記圧縮部の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する外表面の少なくとも一部分に、上記断熱皮膜に代えて、上記圧縮部の素材よりも熱伝導率が低い材質よりなるカバーが被せられることを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機等のヒートポンプシステムに適用されるロータリー圧縮機で、さらに詳しく言えば、圧縮部を断熱する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリー圧縮機は、密閉容器内に電動機と同電動機により駆動される圧縮部とを備える密閉型圧縮機である。電動機にはステータの内部空間にロータが配置されるインナーロータ型が採用され、ロータの中心部に圧縮部を駆動する駆動軸（回転軸）が一体に取り付けられている。空気調和機において、ロータリー圧縮機は、室外熱交換器と室内熱交換器とともに冷凍サイクルを構成する。
【０００３】
圧縮部は、内部に真円状の圧縮室が形成されているシリンダを有し、シリンダには、アキュムレータから引き出されている吸入管が接続される。以下、１ロータ型について説明する。
【０００４】
駆動軸は、シリンダを貫通して圧縮部の下方にまで延びている。駆動軸には、シリンダ内に配置されるクランク部が一体として形成されている。クランク部は、駆動軸に対して偏心している円盤体で、クランク部には円環状のピストンが嵌合されている。
【０００５】
シリンダには、ピストンに常時接するように径方向に移動可能で圧縮室内を吸入室側と圧縮室側とに区画するベーンが設けられている。シリンダの上面は上側端板により閉じられており、また、シリンダの下面は下側端板により閉じられている。
【０００６】
上側端板には、圧縮室側に配置され圧縮された冷媒の逆流を阻止する吐出弁が設けられている。また、上側端板には、駆動軸の中央部分に対する円筒状の主軸受部が一体に形成されており、下側端板には、駆動軸の下端側を軸支する副軸受部が一体に形成されている。
【０００７】
また、上側端板には、シリンダから吐出される冷媒の吐出音を消音するマフラーが設けられている。マフラーはほぼ半球状で、その所定部分に冷媒ガスを噴出するための開口部を有し、マフラー内の冷媒ガスは、その開口部から密閉容器内に噴出され、密閉容器の上部に設けられている冷媒吐出管から冷凍サイクルに供給される。
【０００８】
上記したように、ロータリー圧縮機は密閉型圧縮機で、その内部は圧縮部から吐出された冷媒で満たされており、高温になっている。その高温の冷媒が持つ熱が吸入冷媒や圧縮部内部の冷媒に伝達されると、冷媒物性による理想の吐出温度に比べて、実際の吐出温度が高くなり、圧縮効率が低下する。
【０００９】
具体的には、吸入冷媒が加熱されると、冷媒の密度が小さくなることから、冷凍能力が低下する。また、圧縮中に、高温の吐出冷媒や冷凍機油により圧縮部内部の冷媒が加熱されると冷媒が膨張し圧縮効率が低下する。
【００１０】
特許文献１には、２ロータ型のロータリー圧縮機において、下側端板のカバー（マフラー）室内に、リブによって高温・高圧の冷媒が流れずオイル（冷凍機油）が滞留する断熱空間を形成し、その断熱空間が平面視において下シリンダの冷媒吸入孔と重なるように配置することにより、冷媒吸入孔を断熱し圧縮効率の向上をはかることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開WO  ２０１５／１９０５５１  Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、下側端板のカバー室内の断熱空間を冷媒吸入孔に重なるように配置していることから、断熱効果は冷媒吸入孔の吸込経路のみに限定され、圧縮部内部の冷媒が高温の吐出冷媒や冷凍機油により加熱されることに対しての効果はない。
【００１３】
また、断熱空間にオイルを滞留させることにより断熱をはかる技術であるため、吐出冷媒により加熱された高温状態のオイルでは断熱効果は小さい。さらには、断熱空間は下側端板と下カバーとにより密封した空間であるため、製造時に断熱空間に空気が混入し真空が不十分だと、その断熱効果が損なわれる。
【００１４】
他方において、圧縮部での断熱圧縮過程で熱が逃げると圧縮効率が低下することから、いずれにしても圧縮部と外部（密閉容器内）は断熱されていることが好ましい。
【００１５】
したがって、本発明の課題は、密閉容器内に電動機と同電動機によって駆動される圧縮部を収納してなるロータリー圧縮機において、圧縮部を密閉容器内の高温から断熱することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明は、密閉容器内に電動機と上記電動機により駆動される圧縮部とが収納されており、上記圧縮部は、少なくともシリンダと上記シリンダの上面に取り付けられる上側端板と上記シリンダの下面に取り付けられる下側端板とを備えているロータリー圧縮機において、
上記圧縮部の外表面の少なくとも一部分に、上記圧縮部の素材よりも熱伝導率が低い断熱皮膜が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
本発明において、上記断熱皮膜の熱伝導率は、上記圧縮部の素材の熱伝導率の１／２以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の好ましい態様によると、上記シリンダ、上記上側端板および上記下側端板の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する各外表面に、それぞれ、上記断熱皮膜が設けられる。
【００１９】
本発明には、上記圧縮部は、上記シリンダとして上シリンダおよび下シリンダと、上シリンダと下シリンダとの間に配置される中間仕切板とを備え、上記中間仕切板の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する外表面にも上記断熱皮膜が設けられる態様も含まれてよい。
【００２０】
また、別の態様として、上記圧縮部の、上記密閉容器内で上記圧縮部の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する外表面の少なくとも一部分に、上記断熱皮膜に代えて、上記圧縮部の素材よりも熱伝導率が低い材質よりなるカバーが被せられてもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、密閉容器内に電動機と同電動機によって駆動される圧縮部を収納してなるロータリー圧縮機において、圧縮部を密閉容器内の高温から効果的に断熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるロータリー圧縮機の実施形態を示す断面図。
【図２】上記ロータリー圧縮機が備える圧縮部を示す外観斜視図。
【図３】上記圧縮部の上シリンダ、下シリンダを示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図および（ｃ）底面図。
【図４】上記圧縮部の上側端板を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図。
【図５】上記圧縮部の中間仕切板を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図。
【図６】上記圧縮部の下側端板を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図。
【図７】上記圧縮部に別の断熱手段を施した状態を示す外観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、図１ないし図７により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
まず、図１を参照して、この実施形態に係るロータリー圧縮機１は、圧縮機筐体としての密閉容器１０を備えている。密閉容器１０は円筒状の胴部１１を有し、その上部と下部は上蓋１２と下蓋１３により閉じられている。下蓋１３には、密閉容器１０を胴部１１の軸線がほぼ垂直となるように図示しない設置面に設置するための脚部１４が設けられている。なお、この実施形態に係るロータリー圧縮機１は、図示しない室外熱交換器、室内熱交換器とともに冷凍サイクルを構成する。
【００２５】
密閉容器１０内には、電動機２０と圧縮部３０とが収納されている。電動機２０は、ステータ２１の内部空間にローター２２が配置されるインナーロータ型であり、胴部１１の上方に配置される。ローター２２の中心部には、圧縮部３０内の後述するピストン２５ａ，２５ｂを駆動する駆動軸（回転軸）２３が一体に取り付けられている。
【００２６】
図２を併せて参照して、このロータリー圧縮機１は、２ローター型で圧縮部３０として上側と下側の２つの圧縮部３０ａ，３０ｂを備えている。圧縮部３０ａ，３０ｂは、それぞれ、シリンダ３１ａ，３１ｂを有している。シリンダ３１ａ，３１ｂを区別する必要がない場合には、総称としてシリンダ３１という。
【００２７】
シリンダ３１ａには、アキュムレータ２から引き出されている吸入管２ａが接続され、同じく、シリンダ３１ｂには、アキュムレータ２から引き出されている吸入管２ｂが接続されている。
【００２８】
駆動軸２３は、シリンダ３１ａ，３１ｂを貫通して圧縮部３０の下方にまで延びている。駆動軸２３には、シリンダ３１ａ内に配置されるクランク部２４ａと、シリンダ３１ｂ内に配置されるクランク部２４ｂとが一体として形成されている。
【００２９】
クランク部２４ａ，２４ｂは、駆動軸２３に対して偏心している円盤体で１８０゜位相がずらされている。クランク部２４ａ，２４ｂには、それぞれ、円環状のピストン２５ａ，２５ｂが嵌合されている。
【００３０】
図示しないが、シリンダ３１ａ，３１ｂには、その径方向に移動可能でピストン２５ａ，２５ｂに常時接して圧縮室内を吸入室側と圧縮室側とに区画するベーンが設けられている。
【００３１】
上側のシリンダ３１ａと下側のシリンダ３１ｂは、中間仕切板３２により仕切られている。上側のシリンダ３１ａの上面は上側端板３３により閉じられており、また、下側のシリンダ３１ｂの下面は下側端板３４により閉じられている。
【００３２】
上側端板３３には、圧縮室側に配置され圧縮された冷媒の逆流を阻止する吐出弁３３ａが設けられている。同じく、下側端板３４には、圧縮室側に配置され圧縮された冷媒の逆流を阻止する吐出弁３４ａが設けられている。
【００３３】
また、上側端板３３には、駆動軸２３を支持する円筒状の主軸受部３５が一体に形成されており、下側端板３４には、駆動軸２３の下端側を軸支する副軸受部３６が一体に形成されている。
【００３４】
また、上側端板３３には、上側のシリンダ３１ａから吐出される冷媒の吐出音を消音する上マフラー３６が設けられ、下側端板３４には、下側のシリンダ３１ｂから吐出される冷媒の吐出音を消音する下マフラー３７が設けられている。このロータリー圧縮機１において、下マフラー３７のマフラー室３７ａは図示しない連通孔を介して上マフラー３６のマフラー室３６ａに連通している。上記連通孔は、下側のシリンダ３１ｂ、中間仕切板３２および上側のシリンダ３１ａの外郭内を通るように穿設されている。
【００３５】
上マフラー３６はほぼ半球状で、この実施形態によると、その底部（図１では頂部）に主軸受部３５の周りに所定の隙間をもって配置される吐出部としての円形の開口部３６ｂを有し、マフラー室３６ａ内の冷媒ガスは、開口部３６ｂと主軸受部３５との間の隙間（吐出部）から密閉容器１０内に噴出され、上蓋１２に設けられている冷媒吐出管１２ａから図示しない冷凍サイクルに供給される。
【００３６】
なお、別の態様として、上マフラー３６の開口部３６ｂを主軸受部３５の周りに密着させて上マフラー３６の開口部３６ｂを塞ぎ、これに代えて、上マフラー３６の所定部分に冷媒ガスを噴出させる開口部（冷媒噴出孔）を設けてもよい。
【００３７】
密閉容器１０の底部は油溜まりとなっており、軸受部等の摺動部分を潤滑するための冷凍機油が貯留されている。図示しないが、駆動軸２３の下端には冷凍機油を汲み上げるプロペラ等からなる油汲み上げポンプが設けられており、駆動軸２３内には、油ポンプにより汲み上げられた冷凍機油を摺動部分に供給する給油孔が形成されている。
【００３８】
ロータリー圧縮機１の運転時、密閉容器１０の内部は、圧縮部３０から吐出される冷媒で満たされており高温になっている。その高温の冷媒により、吸入冷媒や圧縮部内部の冷媒に熱が伝達されると圧縮効率が低下する。
【００３９】
そこで、本発明においては、圧縮部３０（３０ａ，３０ｂ）の、密閉容器１０内で圧縮部３０の周りに存在する高温高圧の冷媒ガスと接する外表面に、圧縮部３０を形成する素材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い断熱皮膜３１０（図３ないし図６の斜線部分参照）が設けられる。
【００４０】
圧縮部３０を構成する部材（シリンダ３１、上側端板３３、下側端板３４および中間仕切板３２）は、多くの場合、鋳物（鋳鉄）製であるが、断熱皮膜３１０の熱伝導率は鋳物の熱伝導率の１／２以下であることが好ましい。
【００４１】
このような低熱伝導率の材料にはセラミックが挙げられるが、中でもジルコニア系のセラミックの熱伝導率は鋳物の熱伝導率の約１／１０である。断熱皮膜３１０の形成はセラミック材の溶射によるが、１回当たりの溶射によって２００μｍ程度の膜厚を形成することができる。１回の溶射により所望とする断熱効果が得られるが、複数回にわたって溶射することが好ましい。
【００４２】
なお、断熱皮膜３１０は、擦りや衝撃等により剥がれるおそれがあるため、摺動面には設けられない。また、圧縮部３０の部材間の熱伝導の妨げになるため、研磨面にも設けられない。
【００４３】
シリンダ３１（３１ａ，３１ｂ）の場合には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、摺動面としてのシリンダの内周面３０１および端板もしくは中間仕切板が取り付けられる研磨された上面３０２、下面３０３を除いたシリンダ３１の外表面（斜線部分）に断熱皮膜３１０が設けられる。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、上側端板３３の場合には、上シリンダ３１ａの上面３０２と接する面および上シリンダ３１ａ内のピストン２５ａが摺接する面を含む図４（ｃ）に示す内面３３１を除いた上側端板３３の外表面（斜線部分）に断熱皮膜３１０が設けられる。主軸受部３５にも断熱皮膜３１０が設けられることが好ましい。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、中間仕切板３２の場合には、上シリンダ３１ａの下面３０３と接する面および上シリンダ３１ａ内のピストン２５ａが摺接する面を含む上面３２１と、下シリンダ３１ｂの上面３０２と接する面および下シリンダ３１ｂ内のピストン２５ｂが摺接する面を含む下面３２２を除いた中間仕切板３２の外表面（斜線部分）に断熱皮膜３１０が設けられる。すなわち、中間仕切板３２の場合、断熱皮膜３１０は側面３２３のみに設けられる。
【００４６】
図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、下側端板３３の場合には、下シリンダ３１ｂの下面３０３と接する面および下シリンダ３１ｂ内のピストン２５ｂが摺接する面を含む図５（ｃ）に示す内面３４１を除いた下側端板３４の外表面（斜線部分）に断熱皮膜３１０が設けられる。副軸受部３６にも断熱皮膜３１０が設けられることが好ましい。
【００４７】
このように、圧縮部３０の外表面に、圧縮部３０の素材（材料）よりも低熱伝導率の断熱皮膜３１０を設けることにより、圧縮部３０の素材を変更することなく、圧縮部３０内の冷媒を密閉容器１０内の高温から効果的に断熱することができる。
【００４８】
上記実施形態に係るロータリー圧縮機１は２ロータ型であるが、１ロータ型であってもよい。また、断熱皮膜３１０に用いる材料にもよるが、めっきが可能であれば、断熱皮膜３１０はめっきにより形成されてもよい。断熱皮膜３１０は、必ずしも圧縮部３０の外表面の全面に設けられる必要はなく、圧縮部３０の一部分、例えば圧縮部３０の周面部分のみに設けられてもよい。
【００４９】
別の方法として、図７に示すように、低熱伝導率の材料、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等からなる断熱用の筒状カバー３１１を圧縮部３０に被せてもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【００５０】
なお、図７の例では、下側端板３４は断熱用の筒状カバー３１１によって覆われていないが、好ましくは、断熱用の筒カバー３１１を底部を有する有底筒状として下側端板３４を覆うようにするとよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  ロータリー圧縮機
２  アキュムレータ
２ａ，２ｂ  吸入管
１０  密閉容器
１１  胴部
１２  上蓋
１２ａ  冷媒吐出管
１３  下蓋
２０  電動機
２１  ステータ
２２  ロータ
３０（３０ａ，３０ｂ）  圧縮部
３１（３１ａ，３１ｂ）  シリンダ
３１０  断熱皮膜
３１１  断熱用の筒状カバー
３２  中間仕切板
３３  上側端板
３４  上側端板
３５  主軸受部
３６  上マフラー
３７  下マフラー
【図１】
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【図２】
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【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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