(57)【要約】【課題】マフラーの内部空間からの放熱を促進し、上軸受の過熱を防止して変形による摺動や吸入冷媒の加熱を抑制して、高効率な密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】密閉容器１内に収められた圧縮機構部３には、圧縮機構部３の一部を覆い、その間の空間に圧縮機構部３から吐出された冷媒を一時的に貯留する吐出マフラー３７が備えられている。一時的に貯留された冷媒は、その後、吐出マフラー３７に設けられた連通路５３を通じて密閉容器１内へと流出する。吐出マフラー３７の内壁表面３７ａの放射率は、吐出マフラー３７で覆われた圧縮機構部３の一部の上軸受表面３４ａの放射率よりも大きくなるよう構成されている。【選択図】図２
2015021412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、前記密閉容器内に収められ、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部の一部を覆うことによって吐出直後の作動流体を一時的に滞留させる空間を形成する吐出マフラーと、を有する圧縮機であって、前記吐出マフラーの内側の壁面の放射率を、前記吐出マフラーで覆われた前記圧縮機構部の壁面の放射率よりも大きくなるよう構成したことを特徴とする、密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記吐出マフラーの外壁面の放射率が内壁面の放射率と同等もしくはそれよりも大きくなるよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記吐出マフラーの内側壁面に複数の突起部が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記吐出マフラーの外側壁面に複数の突起部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記吐出マフラーの内側または外側の壁面の放射率は、化学反応により形成された皮膜の放射率となっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれに記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機や冷蔵庫等などの冷凍機器に使用される密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機として、モータによって回転駆動されるシャフト及びそのシャフトから伝達されたモータの駆動力によって冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構を備えたものが知られている。圧縮機構は、圧縮室が形成されたシリンダの端面に配置された上軸受と、上軸受との間にマフラー空間を形成しつつ上軸受とシャフトとの係合部を取り囲むように配置されるマフラー部材とを有している。そのマフラー部材には、圧縮室から供給された冷媒を密閉容器の内部空間に吐出する連通路が形成されている。
【０００３】
マフラー部材は吐出冷媒を一時的に滞留させ、冷媒が吐出されるときに発生する音を減衰させる効果を持つ。特許文献１におけるマフラー部材も、騒音の課題を解決する手段として開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、マフラーに関する従来技術は騒音を課題としてその低減を目的としたものが主となっている。しかし、マフラーの内部空間に関しては、吐出冷媒が最初に放出される空間であるため、非常に高温になり、上軸受の加熱による変形や吸入冷媒の過熱が生じるという課題も存在する。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、マフラーの内部空間の熱を密閉容器内部へと放熱する効果を向上させることができ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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に収められ、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部の一部を覆うことによって吐出直後の作動流体を一時的に滞留させる空間を形成する吐出マフラーと、を有する圧縮機であって、前記吐出マフラーの内側の壁面の放射率を、前記吐出マフラーで覆われた圧縮機構部の一部の壁面の放射率よりも大きくなるよう構成している。
【発明の効果】
【０００８】
上記密閉型圧縮機によれば、吐出マフラーの内側の壁面の放射率が圧縮機構部の壁面の放射率よりも大きいので、吐出マフラー内の冷媒や圧縮機構部などの高温部から発せられる輻射熱を吐出マフラーの内側の壁面が効率よく吸収し、吐出マフラーの外側の空間へと放熱することができる。よって、吐出マフラー内の温度を低下させることができるので、圧縮機構部への過熱を防止して部品の変形や吸入冷媒の温度上昇を抑制し、圧縮機の高効率化や高信頼化の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態１における吐出マフラーと上軸受の拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態２における吐出マフラーと上軸受の拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態３における吐出マフラーと上軸受の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の第１の発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に収められ、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部の一部を覆うことによって吐出直後の作動流体を一時的に滞留させる空間を形成する吐出マフラーと、を有する圧縮機であって、前記吐出マフラーの内側の壁面の放射率を、前記吐出マフラーで覆われた圧縮機構部の壁面の放射率よりも大きくなるよう構成していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、吐出マフラーの内側の壁面の放射率が圧縮機構部の壁面の放射率よりも大きいので、吐出マフラー内の冷媒や圧縮機構部などの高温部から発せられる輻射熱を吐出マフラーの内側の壁面が効率よく吸収し、吐出マフラーの外側の空間へと放熱することができる。よって、吐出マフラー内の温度を低下させることができるので、圧縮機構部への過熱を防止して部品の変形や吸入冷媒の温度上昇を抑制し、圧縮機の高効率化や高信頼化の効果を得ることができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記吐出マフラーの外壁面の放射率が内壁面の放射率と同等もしくはそれよりも大きくなるよう構成されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、吐出マフラーの外壁面から外側の空間へ向けての熱輻射量が増加し、吐出マフラー内部から伝わる熱をより多く放熱することが可能となり、吐出マフラー内の温度を低下させる効果を得ることができる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記吐出マフラーの内側壁面に複数の突起部が形成されていることを特徴とする。輻射熱の吸収量は吸収する壁面の表面積が増加することによって増大するので、マフラーの内側壁面に突起部を持たせることで内壁の表面積が増加するとともに熱の吸収量が増大し、吐出マフラー内の熱をさらに効率よく吸収して放熱する効果を得ることができる。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つにおいて、前記吐出マフラーの外壁面に複数の突起部が形成されていることを特徴とする。熱の輻射量は輻射面の表面積が増加することによって増大するので、マフラーの外側壁面に突起部を持たせることで外壁の表面積が増加するとともに熱の輻射量が増大し、吐出マフラー内の熱をさらに効率よく放熱する効果を得ることができる。
【００１６】
第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、前記吐出マフラーの内側または外側の放射率は、化学反応により形成（接着）された皮膜の放射率となっていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、化学反応による強い接着力で皮膜がはがれにくくなり、より長期間に及んで吐出マフラー内部からの放熱の効果を発揮することができ、圧縮機の長期信頼性が向上する。
【００１８】
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本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。図２は本発明の実施の形態１における圧縮機構部の拡大断面図である。図１と図２においてロータリ圧縮機は、電動機２と圧縮機構部３をクランク軸３１で連結して密閉容器１内に収納したものであって、圧縮機構部３は、シリンダ３０とこのシリンダ３０の両端面を閉塞する上軸受３４と下軸受３５とで形成されたシリンダ室３９と、このシリンダ室３９内に上軸受３４および下軸受３５に支持されたクランク軸３１の偏心部３１ａに嵌合されたピストン３２と、このピストン３２の外周に当接しピストン３２の偏心回転に追従して往復運動しシリンダ室３９内を吸入室と吐出室とに仕切るベーン３３を備えている。クランク軸３１には軸線部に油穴４１が設けられるとともに、上軸受３４、下軸受３５に対する壁部には、それぞれ油穴４１に連通した給油穴４２、４３が設けられている。また、クランク軸３１の偏心部３１ａに対する壁部には油穴４１に連通した給油穴４４が設けられ、外周部には油溝４５が形成されている。一方、シリンダ３０には、シリンダ室３９内の吸入室に向けて冷媒を吸入する吸入ポート４０が開通され、上軸受３４には、シリンダ室３９内の吐出室からの冷媒を吐出する吐出ポート３８が開通されている。
【００２０】
吐出ポート３８は上軸受３４を貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁３６が設けられている。また、吐出マフラー３７はこの吐出弁３６および上軸受３４の一部を覆うように配置されている。
【００２１】
吸入室側ではピストン３２とシリンダ３０との摺接部が吸入ポート４０を通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート４０から吸入室内に冷媒を吸入する。一方、吐出室側ではピストン３２とシリンダ３０との摺接部が吐出ポート３８へシリンダ室３９を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁３６が開いて吐出ポート３８から冷媒を流出し、吐出マフラー３７内部を経由して連通路５３より密閉容器１内へ吐出される。吐出された冷媒は密閉容器１内の吐出空間５２に一旦滞留されたあと、吐出管５を通って密閉容器１の外へと吐出される。
【００２２】
ここで、圧縮機構部３周辺の温度分布について説明する。なお、この温度分布は、圧縮機をある程度の時間、運転させた後の「定常状態」を示している。
【００２３】
シリンダ室３９内で圧縮された冷媒は上軸受３４の吐出ポート３８から吐出され、上軸受３４と吐出マフラー３７との間に一旦貯留されるので、上軸受３４は吐出された直後の冷媒と同等の高温状態となる。吐出マフラー３７から密閉容器１内に吐出された冷媒は、室内空気や大気雰囲気に配置されている密閉容器１の比較的低温な壁面を通じて熱が奪われるため吐出マフラー３７内よりも低温となる。また、吐出マフラー３７の内部および密閉容器１内の冷媒には温度差があるため、吐出マフラー３７の温度は密閉容器１内の冷媒と、吐出マフラー３７内の冷媒の温度との間の値となる。よって、圧縮機構部３周辺の温度分布は、高いほうから、上軸受３４、吐出マフラー３７内の冷媒、吐出マフラー３７、密閉容器１内の冷媒、密閉容器１壁面となる。
【００２４】
図３は実施の形態１における吐出マフラー３７と上軸受３４の拡大断面図である。吐出マフラー３７の内壁表面３７ａの放射率は上軸受３４の上軸受表面３４ａの放射率よりも大きくなるよう構成されている。放射率とは、放射熱をすべて熱エネルギーとして吸収する黒体の熱吸収量および放射量を１として、他の物体が吸収・放射する放射熱の量を比で示したものであり、０〜１の数値で示される。つまり、放射率が１に近いほど放射熱を吸収しやすく放射しやすい。逆に０に近いほど吸収も放射もしにくくなる。
【００２５】
ある２つの物質の間での熱の移動量Ｐについて、Ａ：表面積、Ｔ：表面温度、σ：ステファン・ボルツマン定数、ε：放射率とすると以下の式（数１）で整理することができる
。
【００２６】
【数１】
2015021412.tif 000003
【００２７】
Ａ１：上軸受表面積、
Ａ２：吐出マフラー内部表面積、
ε１：上軸受表面放射率、
ε２：吐出マフラー内面放射率、
Ｔ１：上軸受温度、
Ｔ２：吐出マフラー内面温度、
とすると、Ｔ１＞Ｔ２の状態となっている。
【００２８】
よって、上式（数１）によれば、熱量の移動方向は上軸受３４から吐出マフラー３７への方向であり、その熱量の大きさは表面積Ａ２が大きいほど、放射率ε２が大きいほど大きくなることがわかる。
【００２９】
上軸受３４はシャフトやピストンとの摺動部を持ち、摺動状態に変化を与えることは信頼性に与える影響が大きくなるので、通常は皮膜や塗装などの処理を行わない。そのため、本実施形態では吐出マフラー３７の内壁表面３７ａの放射率を皮膜または塗装によって変更し、上軸受よりも大きい値となるように構成している。このように構成することにより、上式（数１）におけるε２を大きくすることができるので、吐出マフラー３７内の冷媒や上軸受３４などの高温部から発せられる輻射熱を吐出マフラー３７の内壁表面３７ａが効率よく吸収して熱移動量が増加し、吐出マフラー３７の外側の空間へと放熱することができる。よって、吐出マフラー３７内の温度を低下させることができるので、上軸受３４への過熱を防止して部品の変形や吸入冷媒の温度上昇を抑制し、圧縮機の高効率化や高信頼化の効果を得ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態において、吐出マフラー３７の外壁表面３７ｂの放射率は、内壁表面３７ａの放射率と同等もしくはそれよりも大きくなるよう構成されている。式（数１）において、Ａ１：吐出マフラー外部表面積、Ａ２：密閉容器内部表面積、ε１：吐出マフラー外周表面放射率、ε２：密閉容器内周表面放射率、Ｔ１：吐出マフラー外壁面温度、Ｔ２：密閉容器内壁面放射率とすると、Ｔ１＞Ｔ２となり、吐出マフラー３７から密閉容器１の内壁面への放射による伝熱が発生することがわかる。つまり吐出マフラー３７の外壁面の放射率を、すでに放射率を大きくする処理を行っている吐出マフラー３７内壁面と同じもしくはそれ以上の放射率とすることで、密閉容器１へ向けての熱放射量を大きくすることができる。このように構成することで、吐出マフラー３７の内部から伝わる熱をより早く放熱することが可能となり、吐出マフラー３７内の温度を低下させる効果を向上させることができる。
【００３１】
内壁表面３７ａおよび外壁表面３７ｂの放射率は、吐出マフラー３７の表面に形成された皮膜Ａの放射率であり、皮膜Ａは化学反応を利用して吐出マフラー３７の表面に接着されている。このようにすることで、化学反応による強い接着力で皮膜Ａがはがれにくくなり、より長期間に及んで吐出マフラー３７内部からの放熱の効果を発揮することができる。皮膜Ａはリン酸マンガンのようなリン酸系皮膜であってもよい。リン酸マンガン皮膜は摺動部に用いられるなど圧縮機に一般的に使用されるものであり、鉄などの金属表面より
も色が濃く放射率が高い。また、皮膜Ａは酸化皮膜であってもよい。金属表面に形成された酸化皮膜は通常、放射率が高く、効率よく熱を吸収・放射することができるので、本発明の効果が十分に発揮される。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、吐出マフラー３７の内壁には、複数の突起３７ｃが形成されている。輻射熱の吸収量は吸収する壁面の表面積が増加することによって増大するので、吐出マフラー３７の内側壁面に突起３７ｃを持たせることで内壁の表面積が増加するとともに熱の吸収量が増大し、吐出マフラー３７内の熱をさらに効率よく吸収して放熱する効果を得ることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２の吐出マフラー１３７と上軸受３４の拡大断面図である。実施の形態２の吐出マフラー１３７の内壁表面１３７ａの放射率は上軸受３４の表面３４ａの放射率よりも大きく構成されるとともに、その外壁には複数の突起１３７ｂが設けられている。熱輻射量は輻射面の表面積が増加することによって増大するので、吐出マフラー１３７の外側壁面に突起部を持たせることで外壁の表面積が増加するとともに熱の輻射量が増大し、吐出マフラー１３７内の熱を密閉容器１内部へと効率よく放熱する効果を得ることができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図５は実施の形態３の吐出マフラー２３７と上軸受３４の拡大断面図である。実施の形態３の吐出マフラー２３７の内壁表面２３７ａの放射率は上軸受３４の表面３４ａの放射率よりも大きく構成されるとともに、その壁面形状は波状に変形されて凹凸部２３７ｂを持った形になっている。熱輻射量は輻射面の表面積が増加することによって増大するので、吐出マフラー２３７の壁面を波状に変形させることにより、内壁面の表面積および外壁面の表面積を増加させることができるので、熱の輻射量が増大し、吐出マフラー２３７内の熱を密閉容器１内部へと効率よく放熱する効果を得ることができる。
【００３５】
本実施形態における圧縮機はＲ４１０ａなどの冷媒に対して適応できるものであるが、Ｒ３２やＣＯ２などの冷媒で用いた場合には、吐出冷媒の温度が高くなり、上軸受がより高温状態となるので、本発明の効果が顕著に現れる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係るロータリ圧縮機は、２ピストンロータリ圧縮機における上軸受と吐出マフラーや、下軸受とその吐出マフラーとの構成においても適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  密閉容器
２  電動機
３  圧縮機構部
５  吐出管
６  オイル溜り
３０  シリンダ
３０ａ  シリンダ内壁
３１  クランク軸
３１ａ  偏心部
３２  ピストン
３２ａ  ピストン外周
３２ｂ  ピストン内周
３３  ベーン
３４  上軸受
３４ａ  上軸受表面
３５  下軸受
３６  吐出弁
３７、１３７、２３７  吐出マフラー
３７ａ、１３７ａ、２３７ａ  内壁表面
３７ｂ  外壁表面
３７ｃ，１３７ｂ  突起
３８  吐出ポート
３９  シリンダ室
４０  吸入ポート
４１  油穴
４２  給油穴
４３  給油穴
４４  給油穴
４５  油溝
５１  冷媒吐出管
５２  吐出空間
５３  連通路
【図１】
2015021412.tif 000004
【図２】
2015021412.tif 000005
【図３】
2015021412.tif 000006
【図４】
2015021412.tif 000007
【図５】
2015021412.tif 000008