(57)【要約】【課題】圧縮効率、及び信頼性の高い冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供する。【解決手段】冷媒ガスを圧縮する圧縮要素１０９と、圧縮要素を駆動する電動要素１０６と、を密閉容器１０１内に備えた密閉型圧縮機において、密閉容器の内周面に放熱層１６０を設けたものである。これにより、密閉容器内の様々な熱源からの熱線を、熱放射により密閉容器外に逃がして熱源の熱による吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、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させるとともに、圧縮要素の部品や電動要素等が過剰に高温化するのを抑制することとなり、圧縮効率、及び信頼性を高めることができる。【選択図】図１
2015028300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスを圧縮する圧縮要素と、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、を密閉容器内に備えた密閉型圧縮機において、前記密閉容器の内周面全体に放熱層を設けた冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記放熱層は、前記密閉容器の内周面の少なくとも溶接部に相対する部分以外に設けた請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記放熱層は、耐油性、耐冷媒性に優れた合成樹脂からなり、総膜厚さが５μｍから１００μｍである請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記放熱層に、セラミックパウダーを含有した請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
前記放熱層に、酸化物およびカーボンを主成分とした着色顔料を含有した請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機を用いた冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒圧縮機およびそれを用いた家庭用冷蔵庫等の冷凍装置に関し、効率向上と高信頼性化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、家庭用冷蔵庫等の冷凍装置は、省エネルギー化に対応するべく、インバータ、センサー制御による可変速運転、及びその範囲拡大や、低粘度の冷凍機油の採用等によって、効率向上および高信頼性化が進められている。
【０００３】
そして、このような冷凍装置に使用する従来の冷媒圧縮機として、その密閉容器１０１の外周表面に、防食、防錆、耐候性の観点から、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主成分とする水溶性塗料１７０を用いて黒色に塗装したものが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３２４３０５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記の従来の冷媒圧縮機は、圧縮される前の温度の低い冷媒が、密閉容器内における圧縮要素で圧縮されて高温となった冷媒、あるいは、ステータとロータから構成される電動要素や、摺動部位の摩擦による発熱等の熱源により、加熱され、その温度が上昇して圧縮効率が低下するという課題があった。
【０００６】
また、密閉容器内における電動要素は、駆動することにより発熱するため、電動要素の温度上昇により、効率が低下してしまう可能性があった。
【０００７】
さらに、高負荷条件での運転下になった場合、圧縮要素や電動要素で発生した熱により、圧縮要素の部品や電動要素が過剰な高温度になり、信頼性を損なう可能性があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の解決するもので、圧縮効率、及び信頼性の高い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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮要素と、圧縮要素を駆動する電動要素と、を密閉容器内に備えた密閉型圧縮機において、前記密閉容器の内周面に放熱層を設けたものである。
【００１０】
これにより、密閉容器内の様々な熱源からの熱線を、熱放射により密閉容器外に逃がして密閉容器内の熱源の熱による吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、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させることができるとともに、圧縮要素の部品や電動要素等が過剰に高温化するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、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させることができる
とともに、圧縮要素の部品や電動要素等が過剰に高温化するのを抑制することができ、高効率かつ高信頼性の冷媒圧縮機及び冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１における放熱層の断面模式図
【図３】本発明の実施の形態２における冷媒圧縮機の断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、冷媒ガスを圧縮する圧縮要素と、圧縮要素を駆動する電動要素と、を密閉容器内に備えた密閉型圧縮機において、前記密閉容器の内周面に放熱層を設けたものである。
【００１４】
これにより、密閉容器内における圧縮要素で圧縮されて高温となった冷媒、あるいはステータとロータから構成される電動要素や、摺動部位の摩擦による発熱等の熱源からの熱線を、熱放射により密閉容器外に逃がして、熱源の熱による吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、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ることができる。さらに、圧縮要素の部品や電動要素の過剰な高温化を抑制し、電動要素の効率を向上させると同時に信頼性も向上させることができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記放射層は、密閉容器内周面の少なくとも溶接部に相対する部分以外に設けたものである。
【００１６】
これにより、密閉容器を溶接することによる熱で放熱層が損傷するのを防止することとなり、圧縮効率および信頼性とともに品質も向上させることができる。
【００１７】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記放熱層は、耐油性、耐冷媒性に優れた合成樹脂で構成し、かつその総膜厚さを５μｍから１００μｍとしている。
【００１８】
これにより、放熱層をスプレー等の塗布といった簡便な方法で形成できるので経済的であるとともに、高い放熱効果に加え、十分な層内破壊強度、並びに、基材界面との密着強度を持ち合わせたものとすることとなり、さらなる品質の向上が実現できる。
【００１９】
第４の発明は、第１から第３の発明において、前記放熱層に、セラミックパウダーを含有したものである。
【００２０】
これにより、放射率の高いセラミックパウダーを含有していることとなり、さらに効果的に熱放射することができ、圧縮効率及び信頼性をより向上させることができる。
【００２１】
第５の発明は、第１から第４の発明において、前記放熱層に、酸化物およびカーボンを主成分とした着色顔料を含有した構成としたものである。
【００２２】
これにより、放射率の最も高い黒色となることとなり、さらに高い放熱効果が発揮でき、圧縮効率と信頼性を一段と高いものとすることができる。
【００２３】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明の冷媒圧縮機を用いた冷凍装置である。
【００２４】
これにより、冷媒圧縮機と同様、高効率かつ高信頼性の冷凍装置を提供することができる。
【００２５】
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、この実施に形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２６】
（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模式図、図２は、本発明の実施の形態１における放熱層の断面模式図を示す。
【００２７】
図１において、本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機は、密閉容器１０１内の底部に冷凍機油１０２として、例えば、低粘度の鉱油を貯留するとともに、作動流体１０３として、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａなどが封入してある。
【００２８】
また、密閉容器１０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器１０１内に連通し、他端が冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続される吸入管１５０、および、一端が密閉容器１０１を貫通して吐出マフラー（図示せず）と連通し、他端が冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続される吐出管１５７を備えている。
【００２９】
また、密閉容器１０１内には、圧縮要素１０９と電動要素１０６とを備えた圧縮機本体１０４が、サスペンションスプリング１０５によって、密閉容器１０１に対して弾性的に支持されて収納されている。
【００３０】
圧縮要素１０９は、クランクシャフト１１２、ブロック１１５、ピストン１１６、連結手段１２２などで構成されており、クランクシャフト１１２は、偏心軸１１０と主軸１１１とを備えるとともに、主軸１１１表面に設けられた螺旋状の溝などからなる給油機構１５１を備えている。
【００３１】
電動要素１０６は、ブロック１１５の下方にボルト（図示せず）によって螺子固定されたステータ１０７と、ステータ１０７の内側の同軸上に配置され主軸１１１に焼き嵌め固定されたロータ１０８と、で構成されている。電動要素１０６は、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、２５Ｈｚ＝１５００ｒ／ｍｉｎ）を含む複数の運転周波数で駆動される。
【００３２】
ブロック１１５には、圧縮室１１３を形成するシリンダ１１４と主軸１１１を回転自在に軸支する軸受部１２３が一体に形成されている。
【００３３】
また、シリンダ１１４の端面には、焼結金属材料で成型され圧縮室１１３内外を連通する吸入孔１１８と吐出孔１１９とを備えたバルブプレート１１７と、吸入孔１１８を開閉する吸入バルブ１２０と、バルブプレート１１７を蓋するシリンダヘッド１５２とが、ともにヘッドボルト１５３によって、シリンダ１１４の端面を封止するように押圧固定されるとともに、バルブプレート１１７とシリンダヘッド１５２の間には、吸入マフラー１５４が把持されて固定されている。
【００３４】
また、バルブプレート１１７のシリンダヘッド１５２側に配される面には、吐出孔１１９を開閉する吐出バルブ（図示せず）が配され、吐出バルブを弾性支持するスプリングリード（図示せず）、吐出バルブとスプリングリードを固定するバルブストップ（図示せず）からなる吐出弁装置を備え、バルブプレート１１７とシリンダヘッド１５２によりヘッド空間１５６が形成されている。
【００３５】
以上のように構成された往復圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３６】
往復圧縮機は、ステータ１０７に電流を流して磁界を発生させ、主軸１１１に固定され
たロータ１０８を回転させることで、クランクシャフト１１２が回転し、偏芯軸１１０に回転自在に取り付けられた連結手段１２２を介して、ピストン１１６がシリンダ１１４内を往復運動する。そして、このピストン１１６の往復運動に伴い、作動流体１０３は吸入マフラー１５４を介して圧縮室１１３内へ吸入され、圧縮された後、吐出孔１１９およびヘッド空間１５６を経て、冷凍サイクル（図示せず）へ吐出される。
【００３７】
次に、圧縮機本体１０４の吸入、圧縮、吐出行程について説明する。
【００３８】
吸入行程において、ピストン１１６が圧縮室１１３の容積が増加する方向に動作し、圧縮室１１３内の作動流体１０３が膨張し、圧縮室１１３内の圧力が吸入マフラー１５４内の圧力を下回ると、圧縮室１１３内の圧力と吸入マフラー１５４内の圧力との差により、吸入バルブ１２０は開き始め、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体１０３が、吸入管１５０から密閉容器１０１内に一旦開放され、その後、吸入マフラー１５４を経て、圧縮室１１３内に流入する。
【００３９】
その後、圧縮行程において、ピストン１１６の動作が下死点から圧縮室１１３の容積が減少する方向に転じると、圧縮室１１３内の圧力は上昇し、圧縮室１１３内の圧力と吸入マフラー１５４内の圧力との差によって、吸入バルブ１２０は閉じ、圧縮室１１３は閉塞され、ピストン１１６がさらに圧縮室１１３の容積が減少する方向に動作することで、作動流体１０３は圧縮され、所定の圧力にまで昇圧される。
【００４０】
そして、吐出行程において、圧縮室１１３内の作動流体１０３の圧力が上昇し、バルブプレート１１７とシリンダヘッド１５２により形成されているヘッド空間１５６内部の圧力より高くなり、圧力差により発生する力が、吐出バルブ（図示せず）を弾性変形させる力を上回ると、吐出孔１１９は開き、圧縮室１１３内部の作動流体１０３は、吐出孔１１９を通過し、ヘッド空間１５６に流出する。作動流体１０３は、ヘッド空間１５６から吐出マフラー（図示せず）を経由し、吐出管１５７より冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に放出される。
【００４１】
ここで、本実施の形態の冷媒圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０１の内周面全体に放熱層１６０を塗布、固着している。
【００４２】
放熱層１６０は、図２に示すように、耐油性、耐冷媒性に優れた合成樹脂１６１からなるバインダー内にセラミックパウダー１６２を分散した状態で形成され、かつ着色顔料１６３として、最も放熱効果のある黒色をなす、銅、鉄、マンガンなどの酸化物を含有させて構成してある。バインダー１６１に使用される樹脂は、耐油、耐冷媒性に優れた樹脂が必要となるため、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）を使用している。
【００４３】
一般的には、密閉容器１０１の外周表面全体に防錆、防食、耐候性の観点から、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主成分とする水溶性塗料を用いて黒色に塗装している。しかし、発生した熱を積極的に放射することがないため、密閉容器１０１内における圧縮要素１０９で圧縮されて高温となった冷媒１０３、あるいはステータ１０７とロータ１０８から構成される電動要素１０６や、摺動部位の摩擦による発熱等の熱源により、温度の低い吸入冷媒ガス１０３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課題があった。
【００４４】
また、電動要素１０６も、駆動することにより、温度が上昇するため、電動要素１０６の効率が低下する課題もあった。
【００４５】
しかしながら、本実施の形態では、放射率が高く耐油、耐冷媒性、耐熱性に優れるポリ
アミドイミド樹脂をバインダー１６１とし、さらに、放射率を高めるためセラミックパウダー１６２を含有し、かつ、最も放熱効果のある黒色をした着色顔料１６３を含有した放熱層１６０を、密閉容器１０１の内周面全体に放熱層１６０を設けている。
【００４６】
これにより、密閉容器１０１内における圧縮要素１０９で圧縮されて高温高圧となった冷媒１０３、あるいは、電流印加により回転動作を行うステータ１０７とロータ１０８から構成される電動要素１０６や、ピストン１１６、クランクシャフト１１２等の摺動部位の摩擦による発熱等の熱源からの熱線を、熱放射により密閉容器１０１外に逃がし、熱源の熱による吸入冷媒ガス１０３の加熱を抑制し、温度が低く密度の高い冷媒ガスを圧縮室１１３に吸入して、圧縮効率を向上させることができる。
【００４７】
また、回転動作を行うことで電動要素１０６も温度が上昇するが、密閉容器１０１の内周面全体に設けた放熱層１６０による熱放射により、密閉容器１０１外に熱を逃がすことで、電動要素の効率低下も抑制することができるため、高効率な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。
【００４８】
また、高負荷条件での運転下でも、圧縮要素１０９や電動要素１０６で発生した熱を、密閉容器１０１内周面の放熱層１６０で熱放射して、密閉容器１０１外に逃がすことにより、圧縮要素１０９の構成部品や電動要素１０６が過剰な温度になることを抑制し、高信頼性を実現した冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置とすることができる。
【００４９】
ここで、本実施の形態では、放熱層１６０に放射効率の高いセラミックパウダー１６２を含有している。
【００５０】
これにより、効果的に熱放射することができ、圧縮効率及び信頼性をより向上させることができる。
【００５１】
さらに、また、放熱層１６０は酸化物およびカーボンを主成分とした着色顔料を含有している。
【００５２】
これにより、放射率の最も高い黒色となることとなり、さらに高い放熱効果が発揮でき、圧縮効率と信頼性を一段と高いものとすることができる。
【００５３】
加えて放熱層１６０は、耐油性、耐冷媒性に優れた合成樹脂で構成し、かつその総膜厚さを５μｍから１００μｍとしている。
【００５４】
これにより、経済的であるとともに、高い放熱効果に加え、十分な層内破壊強度並びに基材界面との密着強度を持ち合わせたものとなり、品質をさらに向上させることができる。
【００５５】
すなわち、総膜厚さを５μｍ以上にする。
【００５６】
これにより、熱放射の効果が発揮され、かつ放熱層１６０がムラなく形成できる。また、バインダー１６１の合成樹脂内に分散されているセラミックパウダー１６２を、均一かつバインダーである合成樹脂１６１で保持することができる。
【００５７】
総膜厚さを１００μｍ以下にする。
【００５８】
これにより、放熱層１６０をスプレー等の塗布といった簡便な方法で成型できるので経済的であるとともに、高い放熱効果に加え、放熱層１６０の膜内強度および基材界面との
密着強度を両方確保させて耐久性を確保しつつ、放熱層１６０の表面の寸法公差や面荒れを抑制できるので、放熱層１６０の剥離を抑制して、長期的な信頼性の確保に加え、生産性に優れ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。
【００５９】
なお、本実施の形態では、放熱層１６０の構造に関し、合成樹脂１６１として、ポリアミドイミドからなる合成樹脂を用いたが、熱硬化型の樹脂で、耐油性、耐熱性、耐冷媒性、及び耐有機剤性に優れているシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等を使用しても同様の効果が得られる。
【００６０】
また、本実施の形態では、放熱層の着色顔料１６３として、銅、鉄、マンガンなどの酸化物を用いたが、カーボンを主成分とした着色顔料１６３にしても同様の効果が得られる。
【００６１】
また、本実施の形態では、放熱層１６０を密閉容器１０１の内周面全体に塗布、固着させ、密閉容器１０１内で発生する熱源からの熱線を、熱放射により密閉容器１０１外に逃がしているが、あわせて、密閉容器１０１の外周面に塗布、固着させて、密閉容器１０１自身の熱を外部へ放射することにより、さらに、効果を上げることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
図３、は本発明の実施の形態２における冷媒圧縮機を示す。
【００６３】
本実施の形態２の基本的な構成は、図１に示す実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６４】
本実施の形態２の冷媒圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０１内周面において、少なくとも密閉容器１０１の上下容器を溶接する溶接部１４０に相対する部分以外に放熱層１６０を塗布、固着させたものである。具体的には、放熱層１６０は溶接部１４０の溶接点１４１から１０ｍｍ以上離して、内周面に塗布している。
【００６５】
これにより、密閉容器１０１を構成する上下の容器部品をアーク溶接等で溶接するとき、溶接の熱によって放熱層１６０が損傷するのを防止でき、品質の向上が図れる。
【００６６】
すなわち、溶接時にその溶接熱が密閉容器１０１を伝わり、高温となっても、放熱層１６０が溶接部１４０の溶接点１４１から１０ｍｍ以上離れて塗布形成されているため、放熱層が溶接熱によって損傷するのを防止できるのである。
【００６７】
その他の構成、効果はすでに説明した実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、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、また、電動要素の加熱を抑制し、電動要素の効率を向上させることができ、家庭用冷蔵庫をはじめとして、業務用冷蔵庫、エアコン、除湿機、ショーケースや自販機等の冷凍サイクルを用いたあらゆる用途に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１０１  密閉容器
１０２  冷凍機油
１０６  電動要素
１０９  圧縮要素
１４０  溶接部
１６０  放熱層
１６１  合成樹脂（バインダー）
１６２  セラミックパウダー
１６３  着色顔料
【図１】
2015028300.tif 000003
【図２】
2015028300.tif 000004
【図３】
2015028300.tif 000005