(57)【要約】【課題】冷媒圧縮機の吸入マフラにおける冷媒ガスの受熱低減に関し、冷凍能力や効率の向上を図る。【解決手段】連通管１０２と吸入空間１０３との間の少なくとも一部に真空断熱材１０５を介在させた構成となっており、吸入マフラ１０１の連通管１０２は高温になったシリンダヘッド１０４からの熱の伝達を受けても、真空断熱材１０５を構成する芯材１０６の空隙が真空に保たれているため、熱による対流熱伝達が発生せず、芯材１０６の僅かな熱伝導に限られる。よって、断熱性能が非常に高く、冷媒の温度は低く保たれることにより、冷媒密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートの吸入孔に連通する連通管を有する吸入マフラと前記バルブプレートの反シリンダ側に設けられ、吐出空間および前記連通管を収容する吸入空間を形成したシリンダヘッドとを備え、前記連通管と前記吸入空間との間の少なくとも一部に断熱材を介在させた冷媒圧縮機。
【請求項２】
往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートの吸入孔に連通する連通管を有する吸入マフラとを備え、前記連通管内壁の少なくとも一部に断熱材を装着した冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記断熱材が空隙を有した芯材と前記芯材を被う非通気性外被材から構成された真空断熱材である請求項１または請求項２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記非通気性外被材をプラスチックフィルムと金属箔のラミネートフィルムで構成した請求項３に記載の冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型圧縮機の効率向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型圧縮機は効率向上が強く望まれている。従来の密閉型圧縮機の効率向上したものとしては、吸入マフラの連通管とシリンダヘッドの吸入空間の隙間に空間を介在させることにより、圧縮室内に吸入するガス冷媒の温度をできるだけ低くすることにより、ガス冷媒の密度を高くして冷媒循環量を大きくし、効率を高めたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機の一例について説明する。
【０００４】
図９は従来の冷媒圧縮機の断面図であり、図１０は従来の冷媒圧縮機の要部断面図である。
【０００５】
図９、図１０において、１は密閉容器であり、２は電動モータ、３は電動モータで駆動される圧縮要素である。４は固定子、５は回転子であり、前記電動モータ２を構成している。
【０００６】
６は吸入空間７と吐出空間８を形成したシリンダヘッド、９はシリンダ１０を有したシリンダブロック、１１は吸入孔１２と吐出孔１３を有したバルブプレート、１４は吸入リード、１５はピストン、１６はクランク軸、１７は前記クランク軸１６の偏芯部１８に連結された連接棒、１９は前記吸入空間７に連通管２０を介して前記バルブプレート１１の前記吸入孔１２と連通した吸入マフラであり、入口部１９ａより冷媒ガスを吸入する。２１は前記連通管２０とシリンダヘッド６の間に生じた微小空間であり、２２は、前記微小空間２１に配置された略円盤状の板ばねである。
【０００７】
以上のように構成された冷媒圧縮機について以下その動作を説明する。
【０００８】
まず、電動モータ２によって駆動される圧縮要素３には外部冷凍サイクル（図示せず）より戻ってきた低温低圧の冷媒ガスが吸入管（図示せず）から容器１内に吸入され、さらに吸入マフラ１９の入口部１９ａより吸入され、連通管２０から吸入孔１２を通り、吸入リード１４を開いてシリンダ１０へ導かれて圧縮され高温高圧となり吐出管（図示せず）を通り、外部冷凍サイクル（図示せず）へ導かれて冷凍作用をなす。この時、シリンダ１０内で発生する圧力脈動は吸入マフラ１９の消音作用で減衰されて、冷媒圧縮機の容器１内に伝達され、吸入管を介して外部冷凍サイクルに伝搬する冷媒圧縮機の圧力脈動に起因する騒音を低減する。また、吸入マフラ１９内は、シリンダヘッド６の微小空間２１に略円盤状の板ばねにより弾性的に固定されるので、ピストン１５の往復運動による圧縮要素３の振動でガタツキが生じることがなく、磨耗問題を引き起こしたりガタツキによる騒音問題を防止できる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９５１５８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成において、ピストン１５の往復運動によりシリンダ１０内に吸入された冷媒ガスは、圧縮工程にて約１２０℃ちかくの高温ガスとなり、シリンダヘッド６の吐出空間８に吐出される。この際高温のガスは、吐出されたガスより低温となるシリンダヘッド壁に熱伝達してシリンダヘッド６の温度を８０℃ちかくまで上昇させる。
【００１１】
ここで、シリンダヘッド６に構成された吸入空間７とそこに挿入された吸入マフラ１９の連通管２０との間には、微小空間２１が存在する構成となることから、高温のシリンダヘッド壁から微小空間２１へ熱伝達が生じ、この閉空間を満たすガスを加熱する。さらにこの高温となったガスは、連通管壁に熱伝達し、連通管２０を加熱する。そして加熱された連通管壁から連通管内部を流れる冷媒ガス（約５０℃）への熱伝達により、ガス温度は数℃上昇し、最終シリンダへ吸入される。以上より、シリンダへ吸入される冷媒ガスの密度が低くなり、冷媒循環量を減少させ、冷凍能力および効率が低下するという課題を有していた。
【００１２】
本発明は従来の課題を解決するもので、吸入マフラ１９内に吸入した冷媒ガスの温度上昇を小さくし冷凍能力及び効率を向上した冷媒圧縮機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートの吸入孔に連通する連通管を有する吸入マフラと前記バルブプレートの反シリンダ側に設けられ、吐出空間および前記連通管を収容する吸入空間を形成したシリンダヘッドとを備え、前記連通管と前記吸入空間との間の少なくとも一部に断熱材を介在させた構成となっており、吸入マフラの連通管は高温になったシリンダヘッドからの熱の伝達を受けても、前記連通管と前記吸入空間の間に設けた断熱材により断熱されるため、連通管内を流れる冷媒への熱伝達は低減され、冷媒の温度は低く保たれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くすることができる作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートの吸入孔に連通する連通管を有する吸入マフラとを備え、前記連通管内壁の少なくとも一部に断熱材を装着した構成となっており、吸入マフラの連通管は高温のシリンダヘッドからの熱を受けても、連通管内壁に装着した断熱材で十分に断熱されるため、吸入マフラの連通管内を流れる冷媒への熱伝達は低減され、冷媒の温度は低くたもたれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率が高くなるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の断熱材が空隙を有した芯材と前記芯材を被う非通気性外被材から構成された真空断熱材であり、請求項１または請求項２に記載の発明の作用に加えて、真空断熱材の内部は空隙を有する芯材で構成され、その空隙を真空に保っていることから、熱による対流熱伝達が発生せず、芯材の僅かな熱伝導に限られる。よって、断熱性能が非常に高く、高温になったシリンダヘッド壁からの熱を受けても、真空断熱材において殆ど伝達しない。さらに真空断熱材から連通管への熱伝達も減少し、最終的に連通管壁から連通管内部を流れる冷媒ガスへの熱伝達量も減少するため、冷媒ガスの温度はより低く保たれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くすることができる。また、真空断熱材の形状を簡略化できるため、生産性の高い低コストの断熱構造の吸入マフラが得られるという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に、非通気性外被材をプラスチックフィルムと金属箔のラミネートフィルムで構成したものであり、請求項３に記載の発明の作用に加えて、金属箔の非通気性が非常に高いことから、真空断熱材の芯材の真空度を安定的に長期にわたり確保すると共に、連通管外被の耐油性が増すことから、信頼性の高い断熱構造の吸入マフラが得られるという作用を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型圧縮機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、従来例と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷媒圧縮機の断面図である。図２は、同実施の形態の要部断面図である。図３は、同実施の形態のシリンダヘッドと吸入マフラの分解斜視図である。図４は、同実施の形態の真空断熱材の要部断面図である。図５は、同実施の形態の吸入マフラ内部における冷媒の温度分布を表す特性図である。
【００１９】
図１、図２、図３、図４、図５において、１０１は吸入マフラであり、１０２は、吸入マフラ１０１とバルブプレート１１の吸入孔１２に連通する連通管であり、１０３は、連通管１０２を収容する吸入空間であり、１０４は、吸入空間１０３および吐出空間８を形成したシリンダヘッドである。連通管１０２と吸入空間１０３の間にある微小空間に断熱性のよい真空断熱材１０５を構成しており、真空断熱材１０５は空隙を有した芯材１０６を非通気性外被材１０７で覆い、芯材１０６の空隙を真空に保持している。芯材１０６としては、耐熱性が高く熱伝導率の低いパーライトやシリカなどの無機粉末を用いることができ、本実施の形態ではシリカ粉を用いた。芯材１０６のシリカ粉の粒子と粒子との間には空隙ができるため、芯材１０６は連続した通気性をもち、非通気性外被材１０７で覆った真空断熱材１０５内部を真空に保持するのに適している。また。芯材１０６のシリカ粉は粒子径が非常に小さいため、粒子と粒子の接触面積が小さく、接触面を介した熱伝導が非常に小さい。非通気性外被材１０７としてはポリプロピレン等のプラスチックフィルム材や複数のフィルム材を積層したラミネート材が使用できる。
【００２０】
以上のように構成された本実施の形態の冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２１】
シリンダ１０においてピストン１５の往復運動の際、ピストン１５がシリンダヘッド１０４側へ移動する過程で、ガスは圧縮作用により約１２０℃ちかくの高温状態となりシリンダヘッド１０４の吐出空間８へ吐出される。これにより、シリンダヘッド１０４は加熱され約８０℃ちかくの高温状態となり、連通管１０２と吸入空間１０３の間に介在する真空断熱材１０５は加熱されるが、真空断熱材１０５を構成する芯材１０６の空隙が真空に保たれているため、熱による対流熱伝達が発生せず、芯材１０６の僅かな熱伝導に限られるため断熱性が高い。よって、高温になったシリンダヘッド壁からの熱を受けても、真空断熱材１０５において殆ど熱伝達しない。さらに真空断熱材１０５から連通管１０２への熱伝達も減少し、最終的に連通管壁から連通管１０２内部を流れる冷媒ガスへの熱伝達量も減少するため、冷媒ガス温度はより低く、すなわち冷媒ガス密度が高く維持され、冷媒循環量を大きくし、冷凍能力及び冷媒圧縮機の効率が高められる。さらに、真空断熱材１０５の断熱性能が高いため、真空断熱材１０５を薄く構成することが可能であり、連通管１０２を囲うシリンダヘッド１０４の肉厚を厚くすることが可能となり、シリンダヘッド１０４の剛性が向上できる。
【００２２】
ここで、吸入マフラ１０１を含む吸入経路を流れる冷媒ガスの温度分布を図５に示す。図５において、横軸は吸入マフラ１０１内空間の各部位およびシリンダ入口部、縦軸は各部位における冷媒ガスの温度であり、吸入マフラ１０１からシリンダ１０に至る吸入経路（吸入マフラ入口部１９ａ、連通管１０２入口、連通管１０２出口、シリンダ１０入口）における冷媒ガスの温度分布を従来仕様の吸入マフラ１９との比較にて示したものである。この結果より、吸入マフラ入口部１９ａからシリンダ１０入口にかけて、冷媒ガスが加熱されていくが、連通管１０２入口から連通管１０２出口に至る過程において、冷媒ガスの温度が従来仕様に対し、約４Ｋ改善されていることがわかる。そして連通管出口からシリンダ入口に至る過程において、ほぼ同じ温度差を保ちながら冷媒ガスの温度は上昇している。連通管１０２の入口から出口に至る過程で、加熱度が改善された理由は、連通管１０２内部を冷媒ガスが通過する際、連通管１０２周辺の真空断熱材１０５の断熱作用により高温のシリンダヘッドから冷媒ガスへの熱伝達を抑制するためであり、その結果、連通管１０２の入口付近から冷媒ガスの受熱抑制効果が現れ、連通管１０２の出口付近では、従来の吸入マフラ仕様と比べて約４Ｋの温度低減効果が得られている。また、この冷媒ガスの温度低減によって冷媒圧縮機の冷凍能力は、従来マフラ仕様に対して、＋２．０％向上し，ＣＯＰは、＋１．５％以上向上することが確認できた。
【００２３】
尚、本実施の形態の冷媒圧縮機は、連通管１０２と吸入空間１０３の間に真空断熱材１０５を介在させたが、耐油性、耐冷媒性のある一般的な断熱材で構成する場合においても、シリンダヘッド１０４から冷媒ガスへの熱伝達を効果的に減少させることができる。
【００２４】
尚、本実施の形態の真空断熱材は断熱性が高いことから、連通管１０２と吸入空間１０３の間の一部を真空断熱材で構成する場合においても、シリンダヘッド１０４から冷媒ガスへの熱伝達を効果的に減少させることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による冷媒圧縮機の要部断面図である。図７は、同実施の形態のシリンダヘッドと吸入マフラの分解斜視図である。図８は、同実施の形態による冷媒圧縮機の真空断熱材の要部斜視断面図である。
【００２６】
図６および図７および図８において、２０１は吸入マフラであり、２０２は連通管であり、２０３は連通管２０２の内壁に装着した真空断熱材であり、非通気性外被材２０４を、空隙を有する芯材２０５に接する側に配したプラスチックフィルム２０６と、プラスチックフィルム２０６の外側に配した金属箔２０７と、プラスチックフィルム２０６と金属箔２０７を接着して形成したラミネートフィルム２０８で形成し、芯材２０５の空隙を真空に保持している。非通気性外被材２０４のプラスチックフィルム２０６として好ましくはポリプロピレンやポリエステルなどを用いることができ、金属箔２０７としてはアルミニュウム箔を用いることができる。２０９は、吸入空間２１０と吐出空間８を有するシリンダヘッドである。なお、他の符号は、従来例及び実施の形態１と同一構成の場合、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
以上のように構成された本実施の形態の冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２８】
シリンダ１０においてピストン１５の往復運動の際、ピストン１５がシリンダヘッド２０９側へ移動する過程で、ガスは圧縮作用により約１２０℃ちかくの高温状態となりシリンダヘッド２０９の吐出空間８へ吐出される。これにより、シリンダヘッド２０９は加熱され約８０℃ちかくの高温状態となり、シリンダヘッド２０９に挿入された連通管２０２および連通管内壁に装着された真空断熱材２０３は順次加熱されるが、真空断熱材２０３を構成する芯材２０５の空隙は真空に保たれているため、熱による対流熱伝達がほとんど発生せず、芯材２０５の僅かな熱伝導に限られるため断熱性が非常に高い。よって高温になったシリンダヘッド壁からの熱を連通管は受け高温になるが、連通管壁から真空断熱材２０３への熱伝達は殆どない。そして最終的に真空断熱材２０３から真空断熱材２０３内部を流れる冷媒ガスへの熱伝達量も減少するため、冷媒ガス温度はより低く、すなわち冷媒ガス密度が高く維持され、冷媒循環量を大きくし、冷凍能力および冷媒圧縮機の効率が高められる。さらに、非通気性外被材２０４としては、ポリプロピレン製のプラスチックフィルム２０６の外側にアルミニウムの金属箔２０７を接着したラミネートフィルム２０８を用いており、アルミニウム箔の非通気性が非常に高く、また冷凍システム内の潤滑油に対する耐油性も高いため、真空断熱材２０３内部の真空度を長期かつ安定して保つことができる。また、真空断熱材の形状を円筒形状に簡略化できるため、生産性の高い低コストの断熱構造の吸入マフラ２０１が得られる。
【００２９】
尚、本実施の形態ではプラスチックフィルム２０６の外側に金属箔２０７を接着した２層構造の例を示したが、アルミニウムの金属箔の外側にもプラスチックフィルムを積層した３層以上の構造としてもよく、さらに安定した断熱効果が得られ、連通管２０２に吸入されたガス冷媒への熱伝達の低減による冷媒圧縮機の効率向上効果をより長期に安定して得ることができる。
【００３０】
尚、本実施の形態の真空断熱材は断熱性が高いことから、連通管内の一部に真空断熱材を装着する構成とした場合においても、冷媒ガスへの熱伝達を効果的に減少させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、吸入マフラの連通管は高温のシリンダヘッドからの熱伝達を受けても、微小空間に設けた断熱材で十分に断熱されるため、吸入マフラの連通管内の冷媒への熱伝達は低減され、冷媒の温度は低く保たれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くできる効果がある。
【００３２】
また、請求項２に記載の発明は、吸入マフラの連通管は高温のシリンダヘッドからの熱を受けても、連通管内壁に装着した断熱材で十分に断熱されるため、吸入マフラの連通管内における冷媒への熱伝達は低減され、冷媒の温度は低くたもたれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くできる効果がある。
【００３３】
また、請求項３記載の発明は請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、真空断熱材を用いたことで、断熱性能が著しく向上するため、吸入マフラの連通管内における冷媒への熱伝達は大幅に低減され、冷媒の温度はより低く保たれることにより、ガス冷媒の密度が高く冷媒循環量が大きくなり、冷凍能力および圧縮効率を高くすることができる。
【００３４】
また、請求項４記載の発明は請求項３に記載の発明の効果に加えて、ラミネ−トフィルムに金属箔を被膜することにより、真空断熱材内部を長期に安定した真空度を保つと共に外被の耐油性を増し、信頼性の高い断熱構造の吸入マフラが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷媒圧縮機の実施の形態１の断面図
【図２】同実施の形態の冷媒圧縮機の要部断面図
【図３】同実施の形態の冷媒圧縮機のシリンダヘッドと吸入マフラの分解斜視図
【図４】同実施の形態の真空断熱材の要部断面図
【図５】同実施の形態の吸入マフラ内部における冷媒の温度分布を示す特性図
【図６】本発明による冷媒圧縮機の実施の形態２の要部断面図
【図７】同実施の形態の冷媒圧縮機のシリンダヘッドと吸入マフラの分解斜視図
【図８】同実施の形態の真空断熱材の要部斜視断面図
【図９】従来の冷媒圧縮機の断面図
【図１０】従来の冷媒圧縮機の要部断面図
【符号の説明】
６、１０４、２０９  シリンダヘッド
７、１０３、２１０  吸入空間
８  吐出空間
１０  シリンダ
１１  バルブプレート
１２  吸入孔
１５  ピストン
１９、１０１、２０１  吸入マフラ
２０、１０２、２０２  連通管
２１  微小空間
１０５、２０３  真空断熱材
１０６、２０５  芯材
１０７、２０４  非通気性外被材
２０６  プラスチックフィルム
２０７  金属箔
２０８  ラミネートフィルム
【図１】
2004251131.tif 000003
【図２】
2004251131.tif 000004
【図３】
2004251131.tif 000005
【図４】
2004251131.tif 000006
【図５】
2004251131.tif 000007
【図６】
2004251131.tif 000008
【図７】
2004251131.tif 000009
【図８】
2004251131.tif 000010
【図９】
2004251131.tif 000011
【図１０】
2004251131.tif 000012