(57)【要約】【課題】吸入冷媒ガス経路を通して吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇するのを抑制し、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することを目的とする。【解決手段】密閉容器１２１内に、冷媒ガスの圧縮室１２２を形成するシリンダブロック１０８と、圧縮室１２２の内部で往復動するピストン１０３と、圧縮室１２２内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路１３０を備え、吸入冷媒ガス経路１３０もしくはその周囲に中空ビーズ１４２を含む断熱層１４０を設けたものである。  これにより、圧縮効率を向上させることができるので、省エネルギーの冷媒圧縮機および冷凍装置を提供するという効果を奏する。【選択図】図２
2014114760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室の内部で往復動するピストンと、前記圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、前記吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に中空ビーズを含む断熱層を設けた冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記中空ビーズは、外殻がガラス、セラミックのいずれかを有し、内部が空気または真空を有するものであって、前記中空ビーズの粒径が１０μｍ〜１００μｍの範囲からなる請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記断熱層は、合成樹脂材料から形成され、前記断熱層の膜厚は１００μｍ〜１０００μｍの範囲からなる請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記断熱層には、前記中空ビーズよりも容積の大きい空隙が散在する請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機を備えた冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に家庭用冷凍冷蔵庫に使用される冷媒圧縮機において、圧縮効率を向上し得る吸入冷媒ガス経路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する要求はますます強まってきており、冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等においても、特に高効率化、省エネルギー化が強く要望されている。
【０００３】
従来の冷媒圧縮機としては、密閉容器内に固定子および回転子からなる電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素とを収納したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図１１、１２を参照しながら従来の冷媒圧縮機について説明する。
【０００５】
密閉容器２１には、冷媒ガスを充填するとともに、オイル２３を貯留している。
【０００６】
電動要素２４は、ブロック８の下方に固定されインバータ駆動回路（図示せず）とつながっている固定子２５と、永久磁石を内蔵しクランクシャフト２７の下方に固定された回転子２６から構成される。
【０００７】
圧縮要素１について、以下に説明する。
【０００８】
クランクシャフト２７は、鉛直方向に延在し、主軸２７ａと偏心軸２７ｂを備える。ブロック８は、主軸２７ａを回転自在に軸支する主軸受２９とともに、圧縮室２２を形成するシリンダボア２を有している。
【０００９】
ピストン３は、シリンダボア２に往復可動に挿入されている。ピストンピン２８は、略円筒形状をなし、偏芯軸２７ｂと平行に配置され、ピストン３に形成されたピストンピン孔に回転不能に係止されている。連結手段３２は、ピストンピン２８を介して、偏心軸２７ａとピストン３を連結している。
【００１０】
クランクシャフト９の回転に伴う遠心力によって、オイル２３は上方へ導かれ、偏芯軸２７ｂの上端から噴射される過程で各摺動部を潤滑する構造になっている。
【００１１】
バルブプレート４に吐出穴５および吸入穴６が設けられており、吐出弁７にて吐出穴５を開閉し、吸入弁１０にて吸入穴６を開閉している。さらに、シリンダヘッド１５とバルブプレート４により吐出室１２が形成されており、吸入室１３がバルブプレート４の吸入穴６に対応する位置のシリンダヘッド１５に設けられた挿入部１６に接続された吸入マフラー１７内に形成されている。
【００１２】
ブロック８に形成された吐出マフラー９ａ、９ｂと吐出室１２はバルブプレート４に設けたガス穴１１に連通した吐出通路１８で接続され、吐出マフラー９ａ、９ｂ間は連通路３３で接続されており、吐出マフラー９ｂのキャップ１９ｂから吐出配管２０が密閉容器２１を貫通して接続されている。
【００１３】
以上のように構成された従来の冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１４】
ピストン３はシリンダボア２内を往復運動し、まずピストン３が図１１、図１２の右側に移動して圧縮室２２の容積を広げる吸入工程の際に、圧縮室２２の圧力は低下して、吐出弁７は閉じて吸入弁１０が開くため、冷凍サイクルから密閉容器２１内に流入した冷媒ガスは、吸入マフラー１７の吸入室１３から吸入穴６に至る吸入冷媒ガス経路３０を通って圧縮室２２に吸入される。
【００１５】
次に、ピストン３が図１１、図１２の左側に移動して圧縮室２２の容積を縮める吐出工程の際に、すぐに圧縮室２２の圧力は上昇し始めるため吸入弁１０は閉じて、圧縮室２２の冷媒ガスは圧縮され、圧縮室２２と吐出室１２の圧力差が所定の値に達すると吐出弁７が開き、圧縮室２２の冷媒ガスは吐出穴５を通って吐出室１２に吐出される。吐出室１２に吐出された冷媒ガスはバルブプレート４のガス穴１１とブロック８に設けられた吐出通路１８を通って吐出マフラー９ａ、９ｂに至り、これに接続された吐出配管２０を通じて、図示していない冷凍サイクルに吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平９−２４２６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら上記のような構成では、密閉容器２１内における圧縮されて高温となった冷媒、あるいは固定子２５と回転子２６から構成される電動要素２４や摺動部位の摩擦による発熱等の熱源により、吸入冷媒ガス経路３０を通して吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇して圧縮効率が低下する可能性があった。
【００１８】
かかる状況下にあって、本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けて、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置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】
【００１９】
本発明の圧縮機は、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室の内部で往復動するピストンと、前記圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、前記吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に中空ビーズを含む断熱層を設けたものである。
【００２０】
これによって、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧縮機によれば、圧縮効率を向上させることができるので、省エネルギーの冷媒圧縮機および冷凍装置を提供することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図
【図３】同実施の形態における断熱層の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図
【図５】同実施の形態におけるシリンダヘッドの斜視図
【図６】本発明の実施の形態３における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図
【図７】同実施の形態におけるバルブプレートの平面図
【図８】本発明の実施の形態４における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図
【図９】同実施の形態の吸入弁の平面図
【図１０】本発明の実施の形態４における他の吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図
【図１１】従来の形態における圧縮機の平面図
【図１２】従来の形態における冷媒圧縮機の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けることで、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断して、吸入ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機を提供することができる。
【００２４】
第２の発明は、前記中空ビーズは、外殻がガラス、セラミックのいずれかを有し、内部が空気または真空を有するものであって、前記中空ビーズの粒径が１０μｍ〜１００μｍの範囲からなることで、外殻に十分な強度を持たせ、かつ内部に断熱作用を呈する空気、もしくは真空にて形成することにより、長期に亘り吸入冷媒ガス経路への断熱効果を発揮させるとともに、微粒子からなる中空ビーズが断熱層中に均一に分散することで、形成された断熱層の断熱効果のバラツキを抑制させた冷媒圧縮機を提供することができる。
【００２５】
第３の発明は、前記断熱層は、合成樹脂材料から形成され、前記断熱層の膜厚は１００μｍ〜１０００μｍの範囲からなることで、断熱構造を有する断熱層をスプレー塗布等の簡便な方法で成型できるとともに、適切な断熱層の厚み範囲とすることで、高い断熱効果と、断熱層の層内破壊強度および基材界面との密着強度、並びに生産性を持ち合わせた冷媒圧縮機を提供することができる。
【００２６】
第４の発明は、前記断熱層には、前記中空ビーズよりも容積の大きい空隙が散在することで、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断する断熱効果を増大させるとともに、断熱層を構成するバインダー材料および中空ビーズの使用量を低減させた生産性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。
【００２７】
第５の発明は、第１から４の発明の冷媒圧縮機を用いることで、効率が高く省エネルギーの冷凍装置を提供することができる。
【００２８】
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。尚、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。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面図、図２は同実施の形態における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図、図３は同実施の形態における断熱層の断面図を示す。
【００３０】
密閉容器１２１には、冷媒ガスとしてイソブタン（Ｒ６００ａ）を充填するとともに、オイル１２３として低粘度の鉱油を貯留している。
【００３１】
電動要素１２４は、ブロック１０８の下方に固定されインバータ駆動回路（図示せず）とつながっている固定子１２５と、永久磁石を内蔵し主軸１２７ａの下方に固定された回転子１２６から構成され、インバータ駆動用の電動モータを形成しており、インバータ駆動回路によって、商用電源周波数を下回る運転周波数（例えば、１５００ｒ／ｍｉｎ）を含む複数の運転周波数で駆動される。
【００３２】
圧縮要素１０１について、以下に説明する。
【００３３】
クランクシャフト１２７は、鉛直方向に延在し、主軸１２７ａ及び偏芯軸１２７ｂから構成されている。ブロック１０８は、主軸１２７ａを回転自在に軸支する主軸受１２９とともに、圧縮室１２２を形成するシリンダボア１０２を有している。
【００３４】
ピストン１０３は、シリンダボア１０２内に往復可動に挿入されている。ピストンピン１２８は、略円筒形状をなし、偏芯軸１２７ｂと平行に配置され、ピストン１０３に形成されたピストンピン孔に回転不能に係止されている。連結手段１３２は、ピストンピン１２８を介して、偏心軸１２７ｂとピストン１０３を連結している。
【００３５】
また、クランクシャフト１２７の下端はオイル１２３に浸漬している。クランクシャフト１２７が回転し、その遠心力を利用して密閉容器１２１底部に貯留したオイル１２３を、クランクシャフト１２７を伝って上昇させる。そして上昇したオイルは、偏心軸１２７ｂの上部に設けられた開口部より密閉容器１２１内に噴出する構造になっている。
【００３６】
次に、吸入冷媒ガス経路１３０およびその周囲について更に詳しく説明する。
【００３７】
バルブプレート１０４に吐出穴１０５および吸入穴１０６が設けられており、吐出弁１０７にて吐出穴１０５を開閉し、吸入弁１１０にて吸入穴１０６を開閉している。さらに、シリンダヘッド１１５とバルブプレート１０４により吐出室１１２が形成されている。吸入室１１３は、バルブプレート１０４の吸入穴１０６に対応する位置のシリンダヘッド１１５に設けられた挿入部１１６に接続された吸入マフラー１１７内に形成されている。
【００３８】
ピストン１０３はシリンダボア１０２内を往復運動し、まずピストン１０３が図１、図２の左側に移動して圧縮室１２２の容積を広げる吸入工程の際に、圧縮室１２２の圧力は低下して、吐出弁１０７は閉じて吸入弁１１０が開くため、冷凍サイクルから密閉容器１２１内に流入した冷媒ガスは、図２の点線に示すように、吸入マフラー１１７の吸入室１１３から吸入穴１０６に至る吸入冷媒ガス経路１３０を通って圧縮室１２２に吸入される。
【００３９】
次に、ピストン１０３が図１、図２の右側に移動して圧縮室２２の容積を縮める吐出工程の際に、すぐに圧縮室１２２の圧力は上昇し始めるため吸入弁１１０は閉じて、圧縮室１２２の冷媒ガスは圧縮され、圧縮室１２２と吐出室１１２の圧力差が所定の値に達すると吐出弁１０７が開き、圧縮室１２２の高圧、高温の冷媒ガスは、図２の点線に示すように、吐出穴１０５を通って吐出室１１２に吐出される。吐出室１１２に吐出された冷媒ガスは吐出配管１２０等を通じて、冷凍サイクルに吐出される。
【００４０】
ここで、本実施の形態の冷媒圧縮機は、耐熱性が比較的高い合成樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等からなる吸入マフラー１１７の外側の表面全域に断熱層１４０を塗布固着したものである。
【００４１】
断熱層１４０は、図３に示すように、ポリエステル樹脂からなるバインダー１４１と、
内部に空気を有し、外殻がガラスからなる中空ビーズ１４２と、空隙１４３とから構成される。
【００４２】
本実施の形態では、基材が合成樹脂材料であるため、焼成温度を金属材のように２００℃前後とすることはできない。そこで、低温、具体的には１５０℃以下でも熱硬化可能なポリエステル樹脂を使用している。この他にも低温焼成型ポリアミドイミド樹脂等を使用しても良い。
【００４３】
また、断熱層１４０の厚さは２４０μｍから２６０μｍとしている。厚さが厚くなるほど断熱効果は大きくなることは一般に知られているが、１０００μｍ以上になると、断熱層の層内破壊強度や基材界面との密着強度のバラツキが顕在化するとともに、焼成工程時において、基材への断熱層１４０の固着に要する時間が長くなる可能性がある。一方、１００μｍ未満になると、十分な断熱性を付与することが困難になる可能性がある。従って、断熱性、断熱層の機械的強度および生産性の観点から、断熱層１４０の厚さは１００μｍから１０００μｍが適切であり、更に望ましくは２００μｍから４００μｍである。
【００４４】
尚、本実施の形態では、中空ビーズ１４２の外殻をガラス、内部を空気、そして平均粒径は４０μｍとしている。十分な断熱性を付与しつつ、断熱層１４０の断熱効果のバラツキを抑制すべく中空ビーズを均一に分散させるためには、層厚と中空ビーズの粒径の比率は、１：０．１から０．２程度とすることが望ましく、断熱層１４０の厚さ１００μｍから１０００μｍに対しては、中空ビーズの粒径は１０μｍから１００μｍ程度とすることが望ましい。尚、中空ビーズ１４２の外殻を更に強度の高いセラミックスとしても良い。加えて内部は真空状態であっても断熱性は同等である。
【００４５】
また、空隙１４３とは、予め発泡剤を混入させた断熱塗料を基材表面に塗布し、焼成する際にその発泡剤が発泡することで形成された空洞部分のことである。これにより、断熱層１４０内に、中空ビーズ１４２よりも容積の大きい空隙１４３を散在させて、断熱層１４０の断熱性能を増大させることができるとともに、かつ断熱層１４０の厚さを厚くする上で、使用する材料、即ちバインダー１４１材料や中空ビーズ１４２の使用量も低減するので、量産時の生産性を向上させることができる。
【００４６】
ここで、従来の形態では、主として回転子１２６と固定子１２５からなる電動要素１２４、偏心軸１２７ｂの上部に設けられた開口部より密閉容器１２１内に噴出されてミスト化されたオイル１２３、および圧縮室１２２内で圧縮された高圧、高温の冷媒ガス等といった高温の熱源により、図２の矢印に示すように、吸入冷媒ガス経路１３０を通して吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇して圧縮効率が低下する可能性があった。
【００４７】
しかしながら、本実施の形態のように、吸入マフラー１１７の外側の表面全域に以上のような断熱層１４０を設けることで、中空ビーズ１４２に加え、発泡剤による断熱性能の相乗作用により、吸入マフラー１１７に隣接した電動要素１２４や、噴射されて密閉容器１２１内でミスト化したオイル１２３、圧縮室１２２内で圧縮されて高温になった吐出冷媒ガスが通過する吐出室１１２等から、吸入冷媒ガス経路１３０を形成する吸入マフラー１１７への熱の移動を効果的に遮断することが可能となる。これにより、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１２２に吸入することができるので、冷媒圧縮機の圧縮効率を高めることができる。
【００４８】
以上のことから、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けて、密閉容
器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することができるという効果が得られる。
【００４９】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図、図５は同実施の形態におけるシリンダヘッドの斜視図を示す。
【００５０】
バルブプレート１０４に吐出穴１０５および吸入穴１０６が設けられており、吐出弁１０７にて吐出穴１０５を開閉し、吸入弁１１０にて吸入穴１０６を開閉している。さらに、シリンダヘッド１１５とバルブプレート１０４により吐出室１１２が形成されている。吸入室１１３は、バルブプレート１０４の吸入穴１０６に対応する位置のシリンダヘッド１１５に設けられた挿入部１１６に接続された吸入マフラー１１７内に形成されている。
【００５１】
ピストン１０３はシリンダボア１０２内を往復運動し、まずピストン１０３が図４の左側に移動して圧縮室１２２の容積を広げる吸入工程の際に、圧縮室１２２の圧力は低下して、吐出弁１０７は閉じて吸入弁１１０が開くため、冷凍サイクルから密閉容器１２１内に流入した冷媒ガスは、図４の点線に示すように、吸入マフラー１１７の吸入室１１３から吸入穴１０６に至る吸入冷媒ガス経路１３０を通って圧縮室１２２に吸入される。
【００５２】
次に、ピストン１０３が図４の右側に移動して圧縮室２２の容積を縮める吐出工程の際に、すぐに圧縮室１２２の圧力は上昇し始めるため吸入弁１１０は閉じて、圧縮室１２２の冷媒ガスは圧縮され、圧縮室１２２と吐出室１１２の圧力差が所定の値に達すると吐出弁１０７が開き、圧縮室１２２の高圧、高温の冷媒ガスは、図４の点線に示すように、吐出穴１０５を通って吐出室１１２に吐出される。吐出室１１２に吐出された冷媒ガスは吐出配管１２０等を通じて、冷凍サイクルに吐出される。
【００５３】
ここで、本実施の形態の冷媒圧縮機は、ダイカスト等のアルミ合金鋳物からなるシリンダヘッド１１５の圧縮室１２２側の内面全域に断熱層１４０を塗布固着したものである。
【００５４】
断熱層１４０は、変性シリコーン樹脂からなるバインダー１４１と、内部に空気を有し、外殻がガラスからなる中空ビーズ１４２と、空隙１４３とから構成される。
【００５５】
本実施の形態では、基材がアルミ合金鋳物であるため、２００℃前後で焼成可能な熱硬化樹脂である変性シリコーン樹脂を使用している。この他にもポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂やフェノール樹脂を使用しても良い。
【００５６】
また、断熱層１４０の厚さは２４０μｍから２６０μｍとしている。厚さが厚くなるほど断熱効果は大きくなることは一般に知られているが、１０００μｍ以上になると、断熱層の層内破壊強度や基材界面との密着強度のバラツキが顕在化するとともに、焼成工程時において、基材への断熱層１４０の固着に要する時間が長くなる可能性がある。一方、１００μｍ未満になると、十分な断熱性を付与することが困難になる可能性がある。従って、断熱性、断熱層の機械的強度および生産性の観点から、断熱層１４０の厚さは１００μｍから１０００μｍが適切であり、更に望ましくは２００μｍから４００μｍである。
【００５７】
尚、本実施の形態では、中空ビーズ１４２の外殻をガラス、内部を空気、そして平均粒径は４０μｍとしている。十分な断熱性を付与しつつ、断熱層１４０の断熱効果のバラツキを抑制すべく中空ビーズを均一に分散させるためには、層厚と中空ビーズの粒径の比率は、１：０．１から０．２程度とすることが望ましく、断熱層１４０の厚さ１００μｍから１０００μｍに対しては、中空ビーズの粒径は１０μｍから１００μｍ程度とすること
が望ましい。尚、中空ビーズ１４２の外殻を更に強度の高いセラミックスとしても良い。加えて内部は真空状態であっても断熱性は同等である。
【００５８】
また、空隙１４３とは、予め発泡剤を混入させた断熱塗料を基材表面に塗布し、焼成する際にその発泡剤が発泡することで形成された空洞部分のことである。これにより、断熱層１４０内に、中空ビーズ１４２よりも容積の大きい空隙１４３を散在させて、断熱層１４０の断熱性能を増大させることができるとともに、かつ断熱層１４０の厚さを厚くする上で、使用する材料、即ちバインダー１４１材料や中空ビーズ１４２の使用量も低減するので、量産時の生産性を向上させることができる。
【００５９】
更に、樹脂の密着性の観点から、シリンダヘッド１１５の鋳肌面に樹脂を塗布することが望ましい。これにより、適度な面荒れによるアンカー作用で基材との高密着性を確保することができる。
【００６０】
ここで、従来の形態では、主として圧縮室１２２内で圧縮された高圧、高温の冷媒ガスが流入する吐出室１１２から、吐出室１１２と吸入室１１３を隔てている壁１３４を通して吸入冷媒ガス経路１３０へ熱が移動することで、吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇して圧縮効率が低下する可能性があった。
【００６１】
しかしながら、本実施の形態のように、シリンダヘッド１１５の圧縮室１２２側の内面全域に以上のような断熱層１４０を設けることで、中空ビーズ１４２に加え、発泡剤による断熱性能の相乗作用により、吐出室１１２と吸入室１１３を隔てている壁１３４を介した熱の移動を効果的に遮断することが可能である。これにより、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１２２に吸入することができるので、冷媒圧縮機の圧縮効率を高めることができる。
【００６２】
本実施の形態では、シリンダヘッド１１５に設けられた吐出室１１２、及び挿入部１１６の内面全域に断熱層１４０を塗布しているが、吐出室１１２、あるいは挿入部１１６のいずれかでも断熱層１４０を塗布しても断熱効果を得ることができる。しかし、本実施の形態のように、壁１３４の両面に断熱層１４０が付設することで、二重の断熱作用により、吐出室１１２からの熱の移動を効果的に遮断することが可能となる。
【００６３】
以上のことから、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けて、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することができるという効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態２における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図、図７は同実施の形態におけるバルブプレートの平面図を示す。
【００６５】
バルブプレート１０４に吐出穴１０５および吸入穴１０６が設けられており、吐出弁１０７にて吐出穴１０５を開閉し、吸入弁１１０にて吸入穴１０６を開閉している。さらに、シリンダヘッド１１５とバルブプレート１０４により吐出室１１２が形成されている。吸入室１１３は、バルブプレート１０４の吸入穴１０６に対応する位置のシリンダヘッド１１５に設けられた挿入部１１６に接続された吸入マフラー１１７内に形成されている。
【００６６】
ピストン１０３はシリンダボア１０２内を往復運動し、まずピストン１０３が図６の左
側に移動して圧縮室１２２の容積を広げる吸入工程の際に、圧縮室１２２の圧力は低下して、吐出弁１０７は閉じて吸入弁１１０が開くため、冷凍サイクルから密閉容器１２１内に流入した冷媒ガスは、図６の点線に示すように、吸入マフラー１１７の吸入室１１３から吸入穴１０６に至る吸入冷媒ガス経路１３０を通って圧縮室１２２に吸入される。
【００６７】
次に、ピストン１０３が図６の右側に移動して圧縮室２２の容積を縮める吐出工程の際に、すぐに圧縮室１２２の圧力は上昇し始めるため吸入弁１１０は閉じて、圧縮室１２２の冷媒ガスは圧縮され、圧縮室１２２と吐出室１１２の圧力差が所定の値に達すると吐出弁１０７が開き、圧縮室１２２の高圧、高温の冷媒ガスは、図６の点線に示すように、吐出穴１０５を通って吐出室１１２に吐出される。吐出室１１２に吐出された冷媒ガスは吐出配管１２０等を通じて、冷凍サイクルに吐出される。
【００６８】
ここで、本実施の形態の冷媒圧縮機は、焼結等の鉄系材からなるバルブプレート１０４に設けられた吸入穴１０６の側面全域に断熱層１４０を塗布固着したものである。
【００６９】
断熱層１４０は、変性シリコーン樹脂からなるバインダー１４１と、内部に空気を有し、外殻がガラスからなる中空ビーズ１４２と、空隙１４３とから構成される。
【００７０】
本実施の形態では、基材が焼結などの鉄系材であるため、２００℃前後で焼成可能な熱硬化樹脂である変性シリコーン樹脂を使用している。この他にもポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂やフェノール樹脂を使用しても良い。
【００７１】
また、断熱層１４０の厚さは２４０μｍから２６０μｍとしている。厚さが厚くなるほど断熱効果は大きくなることは一般に知られているが、１０００μｍ以上になると、断熱層の層内破壊強度や基材界面との密着強度のバラツキが顕在化するとともに、焼成工程時において、基材への断熱層１４０の固着に要する時間が長くなる可能性がある。一方、１００μｍ未満になると、十分な断熱性を付与することが困難になる可能性がある。従って、断熱性、断熱層の機械的強度および生産性の観点から、断熱層１４０の厚さは１００μｍから１０００μｍが適切であり、更に望ましくは２００μｍから４００μｍである。
【００７２】
尚、本実施の形態では、中空ビーズ１４２の外殻をガラス、内部を空気、そして平均粒径は４０μｍとしている。十分な断熱性を付与しつつ、断熱層１４０の断熱効果のバラツキを抑制すべく中空ビーズを均一に分散させるためには、層厚と中空ビーズの粒径の比率は、１：０．１から０．２程度とすることが望ましく、断熱層１４０の厚さ１００μｍから１０００μｍに対しては、中空ビーズの粒径は１０μｍから１００μｍ程度とすることが望ましい。尚、中空ビーズ１４２の外殻を更に強度の高いセラミックスとしても良い。加えて内部は真空状態であっても断熱性は同等である。
【００７３】
また、空隙１４３とは、予め発泡剤を混入させた断熱塗料を基材表面に塗布し、焼成する際にその発泡剤が発泡することで形成された空洞部分のことである。これにより、断熱層１４０内に、中空ビーズ１４２よりも容積の大きい空隙１４３を散在させて、断熱層１４０の断熱性能を増大させることができるとともに、かつ断熱層１４０の厚さを厚くする上で、使用する材料、即ちバインダー１４１材料や中空ビーズ１４２の使用量も低減するので、量産時の生産性を向上させることができる。
【００７４】
ここで、従来の形態では、主として圧縮室１２２や、圧縮室１２２内で圧縮された高圧、高温の冷媒ガスが流入する吐出穴１０５から、バルブプレート１０４を介して吸入冷媒ガス経路１３０である吸入穴１０６の側面へ熱が移動することで、吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇して圧縮効率が低下する可能性があった。
【００７５】
しかしながら、本実施の形態のように、バルブプレート１０４に設けられた吸入穴１０６の側面全域に以上のような断熱層１４０を設けることで、中空ビーズ１４２に加え、発泡剤による断熱性能の相乗作用により、吐出穴１０５からバルブプレート１０４を介して吸入穴１０６への熱の移動を効果的に遮断することが可能である。これにより、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１２２に吸入することができるので、冷媒圧縮機の圧縮効率を高めることができる。
【００７６】
以上のことから、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けて、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することができるという効果が得られる。
【００７７】
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態２における吸入冷媒ガス経路とその周囲の断面図、図９は同実施の形態における吸入弁の平面図を示す。
【００７８】
バルブプレート１０４に吐出穴１０５および吸入穴１０６が設けられており、吐出弁１０７にて吐出穴１０５を開閉し、吸入弁１１０にて吸入穴１０６を開閉している。さらに、シリンダヘッド１１５とバルブプレート１０４により吐出室１１２が形成されている。吸入室１１３は、バルブプレート１０４の吸入穴１０６に対応する位置のシリンダヘッド１１５に設けられた挿入部１１６に接続された吸入マフラー１１７内に形成されている。
【００７９】
ピストン１０３はシリンダボア１０２内を往復運動し、まずピストン１０３が図８の左側に移動して圧縮室１２２の容積を広げる吸入工程の際に、圧縮室１２２の圧力は低下して、吐出弁１０７は閉じて吸入弁１１０が開くため、冷凍サイクルから密閉容器１２１内に流入した冷媒ガスは、図２に示す点線に示すように、吸入マフラー１１７の吸入室１１３から吸入穴１０６に至る吸入冷媒ガス経路１３０を通って圧縮室１２２に吸入される。
【００８０】
次に、ピストン１０３が図８の右側に移動して圧縮室２２の容積を縮める吐出工程の際に、すぐに圧縮室１２２の圧力は上昇し始めるため吸入弁１１０は閉じて、圧縮室１２２の冷媒ガスは圧縮され、圧縮室１２２と吐出室１１２の圧力差が所定の値に達すると吐出弁１０７が開き、圧縮室１２２の高圧、高温の冷媒ガスは、図２の点線に示すように、吐出穴１０５を通って吐出室１１２に吐出される。吐出室１１２に吐出された冷媒ガスは吐出配管１２０等を通じて、冷凍サイクルに吐出される。
【００８１】
ここで、本実施の形態の冷媒圧縮機は、クロムモリブデン鋼やステンレス鋼等の圧延鋼板からなる吸入弁１１１の圧縮室１２２側に断熱層１４０を塗布固着したものである。
【００８２】
断熱層１４０は、変性シリコーン樹脂からなるバインダー１４１と、内部に空気を有し、外殻がガラスからなる中空ビーズ１４２と、空隙１４３とから構成される。
【００８３】
本実施の形態では、基材が圧延鋼板であるため、２００℃前後で焼成可能な熱硬化樹脂である変性シリコーン樹脂を使用している。この他にもポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂やフェノール樹脂を使用しても良い。
【００８４】
また、断熱層１４０の厚さは２４０μｍから２６０μｍとしている。厚さが厚くなるほど断熱効果は大きくなることは一般に知られているが、１０００μｍ以上になると、断熱層の層内破壊強度や基材界面との密着強度のバラツキが顕在化するとともに、焼成工程時
において、基材への断熱層１４０の固着に要する時間が長くなる可能性がある。一方、１００μｍ未満になると、十分な断熱性を付与することが困難になる可能性がある。従って、断熱性、断熱層の機械的強度および生産性の観点から、断熱層１４０の厚さは１００μｍから１０００μｍが適切であり、更に望ましくは２００μｍから４００μｍである。
【００８５】
尚、本実施の形態では、中空ビーズ１４２の外殻をガラス、内部を空気、そして平均粒径は４０μｍとしている。十分な断熱性を付与しつつ、断熱層１４０の断熱効果のバラツキを抑制すべく中空ビーズを均一に分散させるためには、層厚と中空ビーズの粒径の比率は、１：０．１から０．２程度とすることが望ましく、断熱層１４０の厚さ１００μｍから１０００μｍに対しては、中空ビーズの粒径は１０μｍから１００μｍ程度とすることが望ましい。尚、中空ビーズ１４２の外殻を更に強度の高いセラミックスとしても良い。加えて内部は真空状態であっても断熱性は同等である。
【００８６】
また、空隙１４３とは、予め発泡剤を混入させた断熱塗料を基材表面に塗布し、焼成する際にその発泡剤が発泡することで形成された空洞部分のことである。これにより、断熱層１４０内に、中空ビーズ１４２よりも容積の大きい空隙１４３を散在させて、断熱層１４０の断熱性能を増大させることができるとともに、かつ断熱層１４０の厚さを厚くする上で、使用する材料、即ちバインダー１４１材料や中空ビーズ１４２の使用量も低減するので、量産時の生産性を向上させることができる。
【００８７】
ここで、従来の形態では、主として圧縮室１２２から、吸入弁１１０を介して吸入冷媒ガス経路１３０である吸入室１１３の側面へ熱が移動することで、吸入冷媒ガスが加熱されることにより、その温度が上昇して圧縮効率が低下する可能性があった。
【００８８】
しかしながら、本実施の形態のように、圧延鋼板からなる吸入弁１１１の圧縮室１２２側に、以上のような断熱層１４０を設けることで、中空ビーズ１４２に加え、発泡剤による断熱性能の相乗作用により、圧縮室１２２から吸入室１１３への熱の移動を効果的に遮断することが可能である。これにより、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１２２に吸入することができるので、冷媒圧縮機の圧縮効率を高めることができる。
【００８９】
更に、図１０に他の吸入冷媒ガス経路とその周囲の部分断面図を示す。これは、耐熱性が比較的高い合成樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等からなる吸入マフラー１１７の外側の表面全域、ダイカスト等のアルミ合金鋳物からなるシリンダヘッド１１５の圧縮室１２２側の内面全域、焼結等の鉄系材からなるバルブプレート１０４に設けられた吸入穴１０６の側面全域、およびクロムモリブデン鋼やステンレス鋼等の圧延鋼板からなる吸入弁１１１の圧縮室１２２側に断熱層１４０を塗布固着したものである。
【００９０】
これにより、図１０に示すように、吸入冷媒ガス経路１３０へ熱移動する可能性があるすべての部位に、以上のような断熱層１４０を設けることで、中空ビーズ１４２に加え、発泡剤による断熱性能の相乗作用により、吸入冷媒ガス経路１３０への熱の移動を極めて効果的に遮断することが可能である。故に、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１２２に吸入することができるので、冷媒圧縮機の圧縮効率を高めることができる。
【００９１】
以上のことから、密閉容器内に、冷媒ガスの圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で往復動するピストンと、圧縮室内に冷媒ガスを吸入する吸入冷媒ガス経路を備え、吸入冷媒ガス経路もしくはその周囲に、中空ビーズを含む断熱層を設けて、密閉容器内の様々な熱源から吸入冷媒ガス経路への熱の移動を遮断することで、吸入冷媒ガスが加熱されず、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室に吸入して圧縮効率を向上させた冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することができるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は信頼性が高いため、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を用いたあらゆる用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９３】
１０３  ピストン
１０８  シリンダブロック
１２１  密閉容器
１２２  圧縮室
１３０  吸入冷媒ガス経路
１４０  断熱層
１４２  中空ビーズ
１４３  空隙
【図１】
2014114760.tif 000003
【図２】
2014114760.tif 000004
【図３】
2014114760.tif 000005
【図４】
2014114760.tif 000006
【図５】
2014114760.tif 000007
【図６】
2014114760.tif 000008
【図７】
2014114760.tif 000009
【図８】
2014114760.tif 000010
【図９】
2014114760.tif 000011
【図１０】
2014114760.tif 000012
【図１１】
2014114760.tif 000013
【図１２】
2014114760.tif 000014