(57)【要約】  【課題】既存の圧縮機のままで、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能にし、大幅な工数削減と省スペース化を実現する圧縮機を提供することを目的とする。  【解決手段】密閉容器１０１または電動圧縮要素１０５と外気とを熱交換するように熱交換パイプを設け、熱交換パイプは高温部に配置される入熱側端部１０７と低温部に配置される放熱側端部１０８とを備えたヒートパイプ１０９で形成したもので、既存の圧縮機のままで、潤滑油１０２だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能大幅な工数削減と省スペース化を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素とからなる電動圧縮要素を収容し、前記密閉容器または前記電動圧縮要素と外気とを熱交換するように熱交換パイプを設け、前記熱交換パイプは高温部に配置される入熱側端部と低温部に配置される放熱側端部とを備えたヒートパイプで形成されたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
ヒートパイプは、入熱側端部を密閉容器の内外表面または電動圧縮要素に固着し、放熱側端部は圧縮機を搭載する冷却システムの構造体またはヒートシンクに固着して放熱面積を拡大したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
ヒートパイプは、入熱側端部を密閉容器内の潤滑油中に配置し、放熱側端部は圧縮機を搭載する冷却システムの構造体またはヒートシンクに固着して放熱面積を拡大したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
ヒートパイプは、銅で形成された容器と、内部に空気よりも熱容量の大きい作動液を封入して構成された請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
作動液は水である請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機を搭載した冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等の冷却システムに接続される圧縮機の耐久性向上およびこれを搭載した冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮機は、冷凍機・空調機用の圧縮機としてさまざまな分野で広く活用されており、小型化、高効率、高信頼性に対する要求がますます高まっている。
【０００３】
従来の圧縮機としては、密閉容器内に圧縮要素と圧縮要素を駆動する電動要素とからなる電動圧縮要素を収容し、密閉容器内に貯留された潤滑油を軸受け部を通して強制的に循環する給油経路を設け、給油経路の一部を配管で形成して密閉容器外へ引き出して構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来技術の圧縮機について説明する。
【０００５】
図９は従来の圧縮機の縦断面図である。
【０００６】
図９において、密閉容器１内には潤滑油２が貯留されており、圧縮要素３と圧縮要素３を駆動する電動要素４とからなる電動圧縮要素５が収容されている。
【０００７】
電動圧縮要素５は軸部６で連結され、軸部６は上軸受け部７と下軸受け部８で支持されている。
【０００８】
軸部６の内部には、軸部６の長手方向に貫通する給油孔９が設けられており、軸部６の下端の直下には、給油ポンプ１０が設けられている。
【０００９】
上軸受け部７の下部には連通孔１１が設けられており、連通孔１１の延長線上には連通孔１１と連通するように排油配管１２がシール固定されている。
【００１０】
排油配管１２は密閉容器１外へ引き出された後、湾曲を繰り返しながら下方に延長され、再び密閉容器１内の潤滑油２内に引き戻されている。
【００１１】
以上のように構成された従来の圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１２】
密閉容器１内に収容された圧縮要素３は、電動要素４が駆動することによって軸部６が回転し、圧縮作業を開始する。
【００１３】
このとき、軸部６の回転に連動して、給油ポンプ１０から潤滑油２がくみ上げられ、軸部６に設けられた給油孔９内に侵入する。
【００１４】
その後、高温となった電動要素４や圧縮要素３によって加熱されながら、給油孔９内を上昇し、やがて軸部６の上端からあふれ出す。
【００１５】
あふれ出した潤滑油２は軸部６周りの隙間を経由して、上軸受け部７を潤滑した後、さらに加熱されて高温となり連通孔１１に流れ込む。
【００１６】
高温となった潤滑油２は延長線上に連通する排油配管１２に流れ込み、排油配管１２を流れながら密閉容器１外へ出る。
【００１７】
密閉容器１外では湾曲した排油配管１２が熱交換器の役目を果たし、排油配管１２内を流れる潤滑油２は外気と熱交換することにより冷却される。
【００１８】
冷却された潤滑油２は再び密閉容器１内に戻されて、密閉容器１内に貯留した潤滑油２と混合されることにより、貯留した潤滑油２の温度が下がることになる。
【００１９】
これにより密閉容器１内を循環する潤滑油２の温度上昇を抑制している。
【特許文献１】特開２００６−２９１８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら上記従来の構成では、高温となった潤滑油２を外気と効果的に熱交換させるためには、排油配管１２は直線距離の数倍の長さを要すると共に、湾曲させるための工数が多くなるという課題を有していた。
【００２１】
また、圧縮機としてのサイズも大きくなり、輸送時の接触による変形や梱包性を低下させると共に、搭載するシステム側の収納性が低下するという課題を有していた。
【００２２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、既存の圧縮機のままで、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能にし、大幅な工数削減と省スペース化を実現する圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記従来の課題を解決するために本発明の圧縮機は、密閉容器または電動圧縮要素と外気とを熱交換するように熱交換パイプを設け、熱交換パイプは高温部に配置される入熱側端部と低温部に配置される放熱側端部とを備えたヒートパイプで形成したもので、既存の圧縮機のままで、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、大幅な工数削減と省スペース化を実現するという作用を有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の圧縮機は、密閉容器または電動圧縮要素と外気とを熱交換するように熱交換パイプを設け、熱交換パイプは高温部に配置される入熱側端部と低温部に配置される放熱側端部とを備えたヒートパイプで形成したもので、既存の圧縮機のままで、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能大幅な工数削減と省スペース化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素とからなる電動圧縮要素を収容し、前記密閉容器または前記電動圧縮要素と外気とを熱交換するように熱交換パイプを設け、前記熱交換パイプは高温部に配置される入熱側端部と低温部に配置される放熱側端部とを備えたヒートパイプで形成されたことを特徴としたもので、既存の圧縮機のままで、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能大幅な工数削減と省スペース化を実現することができるので、高性能かつ低コストで、生産性と信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヒートパイプは、入熱側端部を密閉容器の内外表面または電動圧縮要素に固着し、放熱側端部は圧縮機を搭載する冷却システムの構造体またはヒートシンクに固着して放熱面積を拡大したことを特徴とするもので、密閉容器の冷却したい部位を自由に選択できると共に、密閉容器の外面に固着する場合は、圧縮機の組立完成品に後付け可能であり、より高い生産性を得ることができる。また放熱側の放熱性が高いため、より短いヒートパイプで対応できるので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、より低コストでより信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヒートパイプの入熱側端部を密閉容器内の潤滑油中に配置し、放熱側端部は圧縮機を搭載する冷却システムの構造体またはヒートシンクに固着して放熱面積を拡大したことを特徴とするもので、潤滑油そのものを冷却することにより、圧縮機全体を効果的に冷却することができるので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、より信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、ヒートパイプは、銅で形成された容器と、内部に空気よりも熱容量の大きい作動液を封入して構成されたもので、鉄製の密閉容器への固着性が高いので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、より生産性が高く、より信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、作動液が水であるもので、内部に空気よりも熱容量の大きい作動液を封入して構成しているので、圧縮機の発熱温度帯としては最適な組合せであり、かつヒートパイプとしては最も主流となる標準仕様を採用するので、請求項４に記載の発明の効果に加えて、より低コストな圧縮機を提供することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機を搭載した冷却システムに関するもので、低コストで小型化を実現しながら、生産性と信頼性の高い圧縮機を搭載しているので、同じ効果を有する冷却システムを提供することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における圧縮機の上面図、図３は、同実施の形態における圧縮機の右側面図、図４は、同実施の形態における圧縮機の下面図である。
【００３３】
図１から図４において、密閉容器１０１内には、潤滑油１０２が貯留されており、回転する軸部１０６を有する圧縮要素１０３と、軸部１０６を介して圧縮要素１０３を駆動する電動要素１０４とを一体に固定した電動圧縮要素１０５を収容している。
【００３４】
密閉容器１０１の下部の外表面には、２本のヒートパイプ１０９が平行に固着されている。
【００３５】
２本のヒートパイプ１０９は共に、厚さ（Ｔ）１．５ｍｍ、幅（Ｗ）１５ｍｍ、長さ（Ｌ）１６０ｍｍの平面型で、熱伝達性の良い銅で形成された密閉され容器１１４と、内部には蒸発潜熱の大きい少量の水のみが作動液（図示せず）として封入されている。
【００３６】
さらに、銅で形成された容器１１４の内壁にはウィックと呼ばれる細かいグルーブ（図示せず）が形成されている。
【００３７】
ヒートパイプ１０９の一端は、高温の熱を吸収する入熱側端部１０７で、多端は入熱側端部１０７で吸収した熱を発散する放熱側端部１０８で構成されている。
【００３８】
次にヒートパイプ１０９の固定方法について記述する。
【００３９】
２つの入熱側端部１０７は、密閉容器１０１の下部の外表面に密着させた状態で、２本のヒートパイプ１０９が平行になるように銀ロー付けにより固着されている。
【００４０】
放熱側端部１０８は、アルミ材で形成したヒートシンク１１０に形成され、ヒートパイプ１０９の厚さ（Ｔ）と幅（Ｗ）に略等しい深さ（Ｄ）と幅（Ｗ１）のくぼみ部１１１と冷却システム（図示せず）の本体を形成する鉄板製の構造体１１３との間に挟みこむ形で、固定ねじ１１２によって締結固定されている。
【００４１】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００４２】
上記固定方法で形成したヒートパイプ１０９は、密閉容器１０１の外表面に密着した状態で銀ロー付けされているので、密閉容器１０１の高温の熱を効率良く入熱側端部１０７に伝達することができる。
【００４３】
ヒートパイプ１０９は熱伝達性の良い銅で形成しているので、入熱側端部１０７に伝達された高温の熱は、速やかに内部の水に伝えることができる。
【００４４】
この高温の熱により、ヒートパイプ１０９の内部に封入された水は気化して水蒸気となるので、入熱側端部１０７の内部の蒸気圧が上昇し、この蒸気は放熱側端部１０８へ素早く移動する。
【００４５】
放熱側端部１０８は、放熱性の高いアルミ材で形成したヒートシンク１１０と放熱性の良い鉄板製の構造体１１３に直付けされているので、放熱側端部１０８に到達した水蒸気はヒートパイプ１０９の容器１１４内壁で凝縮し、液化する。
【００４６】
液化した水は内壁に形成されたウィックの毛細管現象により入熱側端部１０７に還流する。
【００４７】
以上のように、入熱側端部１０７の熱吸収と、放熱側端部１０８からの熱発散のサイクルを繰り返すことによって、ヒートパイプ１０９の入熱側端部１０７を固着した密閉容器１０１の下部周辺の熱は常に吸収され、密閉容器１０１や潤滑油１０２の温度を低下させることができる。
【００４８】
また、２つの入熱側端部１０７は、密閉容器１０１の下部の外表面に密着させた状態で銀ロー付けにより固着させる工法を採用しているので、圧縮機の完成品に後付け改造することが可能であり、従来の圧縮機を流用することができ、高い経済性を実現することができる。
【００４９】
また、放熱側端部１０８は、アルミ材で形成したヒートシンク１１０に形成され、ヒートパイプ１０９の厚さと幅に略等しいくぼみ部１１１と冷却システムの本体を形成する鉄板製の構造体１１３との間に挟みこむ形で、固定ねじ１１２によって締結固定されているので、冷却システムの構造体１１３にねじ孔を形成するだけで、従来の冷却システムを流用することができ、高い経済性を実現することができる。
【００５０】
以上の構成の圧縮機において、電動圧縮要素１０５は、電動要素１０４が駆動することによって軸部１０６は回転し、圧縮要素１０３は所定の圧縮仕事を始める。このとき、潤滑油１０２に浸っている軸部１０６が回転することによって、軸部１０６から潤滑油１０２が連続的に汲み上げられる。
【００５１】
汲み上げられた潤滑油１０２は、圧縮要素１０３の各摺動部（図示せず）に循環し、各摺動部の潤滑と冷却の役割を果たすものであるが、潤滑油１０２はヒートパイプ１０９によって低温に保たれているので、一定の粘度を保持することにより高い潤滑性能を維持することで、各摺動部の摩耗を防ぐことができる。
【００５２】
また、潤滑油１０２はヒートパイプ１０９によって低温に保たれているので、各摺動部を効果的に冷却することで、圧縮部の熱効率を改善し、圧縮機の性能を向上させることができる。
【００５３】
以上のように本実施の形態によれば、密閉容器の温度が効果的に冷却され、密閉容器のだけでなく、密閉容器に大きく接している潤滑油や圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能大幅な工数削減と省スペース化を実現することができるので、高性能かつ低コストで、生産性と信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００５４】
また、以上の圧縮機における効果は、そのままその圧縮機を搭載する冷却システムにおいても適用され、冷却システムの特性が向上し信頼性も向上する。
【００５５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図、図６は、同実施の形態における圧縮機の上面図、図７は、同実施の形態における圧縮機の右側面図、図８は、同実施の形態における圧縮機の下面図である。
【００５６】
図５から図８において、密閉容器２０１内には、潤滑油２０２が貯留されており、回転する軸部１０６を有する圧縮要素２０３と、軸部１０６を介して圧縮要素２０３を駆動する電動要素２０４とを一体に固定した電動圧縮要素２０５を収容している。
【００５７】
２本のヒートパイプ２０９は密閉容器２０１の下部を貫通し、入熱側端部２０７は潤滑油２０２の中に配置されている。
【００５８】
２本のヒートパイプ２０９は共に、厚さ（ｔ）１．５ｍｍ、幅（Ｗ）１５ｍｍで、長さ１６０ｍｍ（Ｌ１）と１２０ｍｍ（Ｌ２）の２種類の長さで構成したもので、軸部１０６との距離を確保するために一方を短くしている。
【００５９】
またヒートパイプ２０９は共に平面型で、熱伝達性の良い銅で形成され密閉された容器２１４と、内部には蒸発潜熱の大きい少量の水のみが作動液（図示せず）として封入されている。
【００６０】
さらに、銅で形成された容器２１４の内壁にはウィックと呼ばれる細かいグルーブ（図示せず）が形成されている。
【００６１】
ヒートパイプ２０９の一端は、高温の熱を吸収する入熱側端部２０７で、多端は入熱側端部２０７で吸収した熱を発散する放熱側端部２０８で構成されている。
【００６２】
次にヒートパイプ２０９の固定方法について記述する。
【００６３】
２つの入熱側端部２０７は、密閉容器２０１の下部の横方向から貫通して固定されている。
【００６４】
固定部は密閉容器２０１に設けた横穴に２本のヒートパイプ２０９を貫通させた後、水平を保ったまま、密閉容器２０１の横穴とヒートパイプ２０９とを銀ロー付けにより溶接し、密閉固定されている。
【００６５】
放熱側端部２０８は、アルミ材で形成したヒートシンク２１０に形成され、ヒートパイプ２０９の厚さ（Ｔ）と幅（Ｗ）に略等しい深さ（Ｄ）と幅（Ｗ１）のくぼみ部１１１と冷却システム（図示せず）の本体を形成する鉄板製の構造体２１３との間に挟みこむ形で、固定ねじ１１２によって締結固定されている。
【００６６】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００６７】
上記固定方法で形成したヒートパイプ２０９は、入熱側端部２０７が密閉容器２０１内に貯留された潤滑油２０２に直接接触しているので、潤滑油２０２の高温の熱を効率良く入熱側端部２０７に伝達することができる。
【００６８】
ヒートパイプ２０９は熱伝達性の良い銅で形成しているので、入熱側端部２０７に伝達された高温の熱は、速やかに内部の水に伝えることができる。
【００６９】
この高温の熱により、ヒートパイプ２０９の内部に封入された水は気化して水蒸気となるので、入熱側端部２０７の内部の蒸気圧が上昇し、この蒸気は放熱側端部２０８へ素早く移動する。
【００７０】
放熱側端部２０８は、放熱性の高いアルミ材で形成したヒートシンク２１０と放熱性の良い鉄板製の構造体２１３に直付けされているので、放熱側端部２０８に到達した水蒸気はヒートパイプ２０９の容器２１４内壁で凝縮し、液化する。
【００７１】
液化した水は内壁に形成されたウィックの毛細管現象により入熱側端部２０７に還流する。
【００７２】
以上のように、入熱側端部２０７の熱吸収と、放熱側端部２０８からの熱発散のサイクルを繰り返すことによって、ヒートパイプ２０９の入熱側端部２０７が直接接触する潤滑油２０２の熱は常に効果的に吸収され、効率よく温度を低減することができる。
【００７３】
また、放熱側端部２０８は、アルミ材で形成したヒートシンク２１０に形成され、ヒートパイプ２０９の厚さと幅に略等しいくぼみ部１１１と冷却システムの本体を形成する鉄板製の構造体２１３との間に挟みこむ形で、固定ねじ１１２によって締結固定されているので、冷却システムの構造体２１３にねじ穴を形成するだけで、従来の冷却システムを流用することができ、高い経済性を実現することができる。
【００７４】
以上の構成の圧縮機において、電動圧縮要素２０５は、電動要素２０４が駆動することによって軸部１０６は回転し、圧縮要素２０３は所定の圧縮仕事を始める。このとき、潤滑油２０２に浸っている軸部１０６が回転することによって、軸部１０６から潤滑油２０２が連続的に汲み上げられる。
【００７５】
汲み上げられた潤滑油２０２は、圧縮要素２０３の各摺動部（図示せず）に循環し、各摺動部の潤滑と冷却の役割を果たすものであるが、潤滑油２０２はヒートパイプ２０９によって低温に保たれているので、一定の粘度を保持することにより高い潤滑性能を維持することで、各摺動部の摩耗を防ぐことができる。
【００７６】
また、潤滑油２０２はヒートパイプ２０９によって低温に保たれているので、各摺動部を効果的に冷却することで、圧縮部の熱効率を改善し、圧縮機の性能を向上させることができる。
【００７７】
以上のように本実施の形態によれば、潤滑油の温度が効果的に冷却され、潤滑油だけでなく圧縮機各部の温度を効果的に冷却することを可能にすると同時に、圧縮機各部の冷却を可能大幅な工数削減と省スペース化を実現することができるので、高性能かつ低コストで、生産性と信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００７８】
また、以上の圧縮機における効果は、そのままその圧縮機を搭載する冷却システムにおいても適用され、冷却システムの特性が向上し信頼性も向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる圧縮機は、高い生産性を確保しながら、耐久性の高い圧縮機が可能になるため、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等の冷凍サイクルに用いる圧縮機に適用できるとともに、これを搭載した冷却システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態における圧縮機の上面図
【図３】同実施の形態における圧縮機の右側面図
【図４】同実施の形態における圧縮機の下面図
【図５】本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図
【図６】同実施の形態における圧縮機の上面図
【図７】同実施の形態における圧縮機の右側面図
【図８】同実施の形態における圧縮機の下面図
【図９】従来の圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００８１】
１０１，２０１  密閉容器
１０２，２０２  潤滑油
１０３，２０３  圧縮要素
１０４，２０４  電動要素
１０５，２０５  電動圧縮要素
１０７，２０７  入熱側端部
１０８，２０８  放熱側端部
１０９，２０９  ヒートパイプ（熱交換パイプ）
１１０，２１０  ヒートシンク
１１３，２１３  冷却システムの構造体
１１４，２１４  容器
【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】
2010116839.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010116839.tif 000011