(57)【要約】【課題】  圧縮機の加熱損失を低減して効率を高めると共に、それが冷媒圧縮機として使用される場合には、吐出冷媒の温度を低下させて冷凍サイクルの効率を向上させる。【解決手段】  吐出室４０と吸入室３８が隣接している圧縮機１において、吐出室４０を取り囲む壁のうちで外面が外気と接触する部分１０の内面と外面に断熱材を設けないで、吸入室３８との間の隔壁３７に部分的な断熱材１１を設ける。それによって、吐出冷媒の熱を外気へ放散させると共に、吸入冷媒に吸収される熱の量を減少させる。更に、吸入室３８の内面に断熱材６４を設けて吸入冷媒への熱の伝導を阻止することが望ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮すべき流体が導入される吸入室と、前記吸入室にある流体を吸入して圧縮する圧縮機構と、圧縮された流体が吐出される吐出室とを備えている圧縮機において、前記吸入室と前記吐出室とが隣接するように設けられており、前記吐出室を取り囲む壁のうちで前記吸入室との間の隔壁となる部分の少なくとも前記吐出室側の内面に断熱材が設けられていると共に、前記壁のうちで外面が外気に接している部分の少なくとも一部における前記吐出室側の内面及び前記外面には断熱材が設けられていないことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、更に、前記吸入室を取り囲む壁の前記吸入室側の内面に断熱材が設けられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記圧縮機がピストン型であることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、圧縮すべき前記流体がＣＯ2冷媒であることを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記断熱材の少なくとも一部として前記吐出室又は吸入室の壁面に断熱塗料が塗布されることを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記断熱材の少なくとも一部として前記吐出室又は吸入室内に固形の断熱材が圧入されることを特徴とする圧縮機。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記断熱材の少なくとも一部として前記吐出室又は吸入室の壁面に断熱材がモールド成形されることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に係り、特に、空調装置等に使用されてＣＯ2のような冷媒を圧縮する冷媒圧縮機として使用するのに好適な圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒圧縮機においては、圧縮されることによって高温となって吐出室へ吐出される吐出冷媒の熱が、熱伝導性のよいアルミニウム合金等からなるハウジングの壁等によって伝導されて、吸入室等にある低温の吸入冷媒に吸収されることにより吸入冷媒の温度が上昇し、密度が低下することによって所謂「加熱損失」が生じ、結果として圧縮機の効率が低下するという問題があった。
【０００３】
この問題に対して、下記の特許文献１や特許文献２に記載されているように、高温の吐出冷媒が充満している吐出室の内壁面や、低温の吸入冷媒が通過する吸入室の内壁面等を断熱材によって被覆して、吐出冷媒の熱がハウジングへ伝導され難くするか、或いはハウジングへ伝導されてもその熱が吸入室を通過する吸入冷媒に吸収され難くするというような対策が考えられている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５１５１７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４３４５号公報
【０００５】
しかしながら、吐出室の内壁面を断熱材によって完全に覆うと、吐出冷媒から吐出室の壁面を介してハウジングへ伝導されることによって吸入冷媒に吸収される熱量が減少し、吸入冷媒の温度を低く維持することができるために所謂加熱損失が減少し、圧縮機の効率も上昇する反面において、吐出室の壁面から吐出冷媒の熱が放出されなかったことによって吐出冷媒そのものの温度（吐出温度）が高い状態に維持されるので、凝縮器或いはガスクーラーへ流入する冷媒の温度が高くなって、冷凍サイクルの全体としてのサイクル効率が低下するという別の問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の圧縮機における問題点に鑑み、吸入冷媒の温度上昇による圧縮機の効率の低下を防止すると共に、その反面において発生する冷凍サイクルの効率低下の問題をも併せて解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために、請求項１に記載されたような構成を有する圧縮機を提供するものである。この圧縮機においては、吸入室と吐出室が隣接するように設けられており、吐出室を取り囲む壁のうちで吸入室との間の隔壁となっている部分の少なくとも吐出室側の内面に断熱材が設けられていると共に、吐出室を取り囲む壁のうちで外面が外気に接している部分の少なくとも一部における吐出室側の内面及び外面には断熱材が設けられていないことに特徴がある。
【０００８】
この圧縮機においては、吐出室を取り囲む壁のうちで外面が外気に接している部分の少なくとも一部における吐出室側の内面及び外面に断熱材が設けられていないから、圧縮されることによって高温高圧となって吐出室内にある吐出流体が、内面及び外面に断熱材が設けられていない壁の部分を通して外気と熱交換を行なうことによって吐出流体の熱の一部が外気中へ放散するので、吐出流体の温度が低下して体積が減少するだけでなく、壁を通じて吸入室へ伝わって圧縮前の吸入流体を加熱する熱の量が減少するので、吸入流体の温度上昇による膨張と密度の低下を抑制することができる。その結果、圧縮機の加熱損失が減少して効率が高くなるという効果がもたらされる。
【０００９】
更に、吸入室を取り囲む壁の吸入室側の内面に断熱材が設けられる場合には、吸入室の壁に吐出流体の熱が伝わって来ても、その熱によって吸入室の内部にある吸入流体が加熱されることが殆どないから、前述の効果が更に高められる。
【００１０】
本発明は、斜板型圧縮機のようなピストン型の圧縮機に対して特に好適に適用することができる。ピストン型の圧縮機においては、ハウジングの端部において吐出室と吸入室が隔壁を介して隣接して設けられることが多いので、吐出流体の熱が吸入流体に吸収されるのを防止する必要があるためである。
【００１１】
本発明の圧縮機は、空調装置の冷媒を圧縮する冷媒圧縮機として使用するのに適しているが、冷媒圧縮機の中でもＣＯ2のような所謂超臨界圧流体を冷媒として圧縮するのに適している。超臨界圧流体を冷媒として圧縮する場合には圧縮圧力がフロン等を冷媒とする場合よりも格段に高くなるので、圧縮機の吐出冷媒と吸入冷媒との間の温度差も大きくなるため、両者の間に断熱手段を設けることがきわめて有効であるためである。
【００１２】
吐出室や吸入室の壁の内面或いは外面に断熱材を設けるための手段としては、断熱塗料を壁面に塗布すること、予め成形された発泡樹脂等の固形断熱材を吐出室や吸入室の中へ圧入すること、断熱材を壁の内面又は外面に直接にモールド成形すること等の方法のいずれかを選択するか、或いはそれらの手段を組み合わせることができる。断熱塗料を塗布する場合は断熱材の厚さが薄くなるので、吐出室等の容積を殆ど減少させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図１及び図２を参照しながら、本発明の最良の実施形態である第１実施例の圧縮機１の構造について詳細に説明する。第１実施例の圧縮機１と言っても、その大半の構造部分は従来技術による圧縮機のそれと同じであるから、説明のために図面に付ける参照符号に関しては、本発明の実施例と、比較のために後述する従来例の圧縮機のいずれであっても、実質的に同じものには同じ参照符号を付けることにする。
【００１４】
図１及び図２に示す第１実施例の圧縮機１は所謂「斜板型可変容量圧縮機」であって、そのハウジング或いは外殻はアルミニウム合金のような金属から成形された幾つかの部分、即ち、前端のフロントハウジング３１と、中間のシリンダブロック３２と、後端のリアハウジング３３とからなっている。これらのハウジング構成部分は互いに図示しない通しボルトのような手段によって締結されて一体化される。
【００１５】
シリンダブロック３２とリアハウジング３３との間には厚い板材からなるバルブプレート３４と、その前面に添って挟み込まれた薄いばね鋼板製の吸入バルブプレート３５が介在する。詳細に図示しないけれども、吸入バルブプレート３５には、その一部を打ち抜くことによって、バルブプレート３４に開口する吸入ポート３９を閉塞する吸入バルブを形成する片持ちのリード片が形成されている。なお、参照符号３６は薄いばね鋼板製の吐出バルブプレートを示しており、これもまた吸入バルブプレート３５と同様に、バルブプレート３４に開口する吐出ポート４１を閉塞する吐出バルブとなる複数個の片持ちのリード片を形成するために、バルブプレート３４の後面に添って設けられたものである。
【００１６】
リアハウジング３３の内部空間は、図２に示すような環状の隔壁３７によって内外２つの部分に区画されている。それらのうちの外部にある環状の空間は吸入室３８を構成し、それに設けられた吸入口４４が外部に向かって開口しており、図示しない空調装置の冷凍サイクルにおける蒸発器に連通している。そして、吸入口４４と図示しない配管を介して圧縮すべき冷媒（一般的には流体）が図２に示された矢印Ａのように吸入室３８内へ導入される。このようにして導入される所謂「戻り冷媒」は、通常は低圧で且つ低温である。
【００１７】
第１実施例の圧縮機１の場合は、リアハウジング３３の内部空間のうちで中央の円形の部分が吐出室４０を構成する。吐出室４０は、それから外部に向かって開口する吐出口４５と図示しない配管を介して、前述の図示しない冷凍サイクルにおける凝縮器（又はガスクーラー）に連通している。従って、圧縮機１によって圧縮された高圧で且つ高温の吐出冷媒が吐出室４０に充満した後に、図１に示された矢印Ａのように、吐出口４５から配管によって冷凍サイクルへ送り出される。なお、吐出室４０の中心部には、バルブプレート３４の雌螺子穴に螺合するボルト４２によって、前述の複数個の片持ちのリード片を形成された吐出バルブプレート３６と、それらのリード片の過大な変形を阻止して保護する星形（図２参照）のバルブ押さえ４３が螺着されている。
【００１８】
図示実施例の場合、シリンダブロック３２には図２に示したように相互に平行に５個のシリンダボア４６が形成されている。シリンダボア４６にはそれぞれピストン４７が摺動可能に挿入されて、それらの前端が概ね円盤状の形状を有する共通の斜板４８に対して、表裏からシュー４９を介して摺動可能に係合している。フロントハウジング３１に設けられたラジアルベアリング５０と、シリンダブロック３２に設けられたラジアルベアリング５１とによって、ピストン４７と平行な駆動軸５２が軸支されていて、斜板４８の中心の開口が駆動軸５２に対して傾斜することができるように緩く嵌合している。
【００１９】
駆動軸５２に対して直角に且つそれと一体的に設けられたドライブプレート５３が、ラジアルベアリング５４と、スラストベアリング５５を介してフロントハウジング３１によって支持されている。駆動軸５２に巻きつく一対のコイルスプリング５６及び５７が斜板４８の前後に係合していて、斜板４８を駆動軸５２に対して直角となる方向に常に付勢している。
【００２０】
斜板４８の一部から前方へ延びるアーム５７にはカムの作用をする長孔５８が形成されている。また、長孔５８に対して係合するピン５９を備えているアーム６０が前述のドライブプレート５３の一部から後方に向かって突出している。このような部分から構成されるリンク機構によって、斜板４８は、ドライブプレート５３に対して傾動自由に、しかし回転方向にはドライブプレート５３や駆動軸５２と一体となって回転駆動されるように、ドライブプレート５３に対して連結されている。
【００２１】
なお、図１に示す６１は、駆動軸５２がフロントハウジング３１を貫通する部分に設けられたシャフトシールであって、斜板４８が収容されている制御圧室６２を外気に対して軸封している。制御圧室６２は図示しない圧力制御弁を介して吸入室３８と吐出室４０に通じていて、吸入室３８の低圧と吐出室４０の高圧との中間の任意の高さの圧力を有する冷媒が導入され、その圧力が全てのピストン４７の背圧となる。
【００２２】
一方、ピストン４７は、駆動軸５２が内燃機関等の外部の動力源によって回転駆動されてアーム５７及び６０等からなるリンク機構を介して斜板４８を回転させると、斜板４８の傾斜角度に応じた大きさのストロークでピストン４７が往復運動をして冷媒を圧縮し、吸入室３８の低圧の冷媒を加圧して吐出室４０へ吐出するが、ピストン４７が冷媒を圧縮することによる反作用としてピストン４７に圧縮反力が作用して、制御圧室６２側へ後退させて斜板４８の傾斜角度を増大させようとする。ピストン４７の後退は制御圧室６２の圧力がピストン４７の背圧として作用することによって阻止されるので、全てのピストン４７に作用する圧縮反力と背圧による軸方向の力が釣り合う状態において斜板４８の傾斜角度が決まる。従って、図示しない電子式制御装置等によって圧力制御弁を制御して制御圧室６２の圧力を変化させると、斜板４８の傾斜角度が変化して、圧縮機の吐出容量が無段階に変化することになる。
【００２３】
以上の説明は、図示実施例の斜板型可変容量圧縮機１の説明というよりも、むしろ従来からよく知られている斜板型可変容量圧縮機と共通する構成と作用について述べたものであるから、図３及び図４に例示した従来の斜板型可変容量圧縮機２の作動についても以上の説明をそのまま適用することができる。また、本発明は斜板型可変容量圧縮機の基本的な作用に特徴を有するものではないし、斜板型可変容量圧縮機に限って適用されるものでもないから、図示実施例の斜板型可変容量圧縮機の作動についてのより詳細な説明は省略する。この説明から明らかなように、吸入室３８にある冷媒（一般的には流体）を加圧して吐出室４０へ吐出するまでの圧縮過程においては、本発明は任意の形式の圧縮機の機構を利用することができる。
【００２４】
図３及び図４に示す従来の斜板型可変容量圧縮機２においては、先に概括的に説明したように、ピストン４７の往復動によって圧縮されて吐出室４０へ吐出される冷媒は、圧縮されることによって高温となっているので、その熱がアルミニウム合金等からなるリアハウジング３３の壁を通して太い矢印ｂのように大量の熱が伝導されて、吸入室４４にある低温の吸入冷媒に吸収される。その熱によって加圧される前の吸入冷媒の温度が上昇するために、圧縮機が密度の低下した（体積の増大した）冷媒を圧縮することになるため所謂「加熱損失」が生じ、結果として圧縮機の効率が低下する。
【００２５】
この問題の対策として、従来技術においては、図５及び図６に示した改良型の斜板型可変容量圧縮機３のように、吐出室４０内の高温高圧の冷媒からハウジング３３の壁へ熱が伝わるのを阻止する目的において、吐出室４０を形成するハウジング３３の壁の内面全体に断熱材６３を塗布するとか、断熱材６３を取り付けるという方法を講じている。更に、ハウジング３３の壁から吸入室３８内にある低温、低圧の冷媒に熱が伝わるのを阻止するために、吸入室３８の内面全体に断熱材６４を塗布するとか、断熱材６４を取り付けるという方法を講じる場合もある。
【００２６】
しかしながら、従来の改良された斜板型可変容量圧縮機３のように、吐出室４０とか吸入室３８の内面等を断熱材６３或いは６４によって完全に覆うと、吐出室４０内にある吐出冷媒から吐出室４０の壁面を介してハウジング３３へ伝わる熱量が減少すると共に、吸入室３８を通過する吸入冷媒に吸収される熱量も減少するけれども、吐出室４０内にある吐出冷媒から熱が放出されなかったことによって吐出冷媒そのものの温度（吐出温度）が高い状態に維持されるので、高温高圧の冷媒が凝縮器或いはガスクーラーへそのまま流入するため、冷凍サイクルの全体としてのサイクル効率が低下することになる。
【００２７】
このような従来の圧縮機２及び３等に見られる諸問題を同時に解消するために、図１と図２に示す本発明の第１実施例としての斜板型可変容量圧縮機１においては、吐出室４０を取り囲む壁のうちで吐出室４０と外気（大気）との間の隔壁となっている部分１０には断熱材を設けないで、吐出室４０と吸入室３８との間の環状の隔壁３７の内面にのみ断熱材１１を設けることにより、吐出室４０から外気中へ吐出冷媒の熱が放散されるようにすると共に、吐出室４０内にある吐出冷媒の熱が隔壁３７を介して吸入室３８内にある低温の吸入冷媒へ伝わるのを防止している。更に、第１実施例の圧縮機１においては、吸入室３８の内面にも断熱材６４を設けて、リアハウジング３３の壁に伝えられた吐出冷媒の熱が吸入室３８内の冷媒に吸収されるのも阻止している。
【００２８】
このように、第１実施例の圧縮機１においては、吐出室４０の壁面のうちでも外気との間の隔壁となっている部分１０において断熱材１１が設けられていないので、吐出室４０内にある高温高圧の冷媒の熱は隔壁の一部１０においてリアハウジング３３に伝わって、細い矢印ａで示すようにリアハウジング３３の表面等から外気中へ放熱される。それによって、吐出冷媒の温度が低下するので冷凍サイクルにおけるサイクル効率の低下を防止することができる。リアハウジング３３等の温度は部分的な断熱材１１を設けることによって若干高くなるが、その熱が吸入室３８の内面に設けられた断熱材６４によって吸入冷媒に伝わることが阻止されるので、吸入冷媒の温度上昇は防止されて、所謂「加熱損失」による圧縮機１の効率低下の問題も発生しない。
【００２９】
この場合に吐出室４０において使用する部分的な断熱材１１や、吸入室３８において使用する断熱材６４のような断熱手段としては、例えば、多くの気泡を含むセラミックスのような無機材料の微粒からなる断熱材を混入した断熱塗料を塗布する方法とか、予め発泡成形した固形の樹脂材料を圧入するとか、或いは壁面に直接に断熱材をモールド成形するというような任意の方法をとることができる。
【００３０】
第１実施例の圧縮機１においては、リアハウジング３３の外側（外周部）に吸入室３８が設けられると共に、リアハウジング３３の内側（中心部）に吐出室４０が設けられているが、吸入室３８と吐出室４０との内外の位置関係を反対にしたものが図７及び図８に示す本発明の第２実施例の斜板型可変容量圧縮機４である。この圧縮機４においては、リアハウジング６５の中心部に吸入室６６が設けられ、その外周部に環状の吐出室６７が設けられる。それらの室の間には環状の隔壁６８が形成される。吸入室６６及び吐出室６７の位置に合わせてバルブプレート３４の吸入ポート３９と吐出ポート４１の位置も変わる。また、吐出ポート４１に設けられる吐出弁のためのバルブ押さえ６９も星形ではなくて、個々の吐出ポート４１に対応するものとなる。
【００３１】
第２実施例の斜板型可変容量圧縮機４においては、図７に示すように、リアハウジング６５の外周部において吐出室６７を取り囲む壁面のうち、吐出室６７内の吐出冷媒と外気との間の隔壁となっている部分１２を除いて、吐出室６７の内面に部分的な断熱材１３が設けられる。また、吸入室６６の内面の全域には断熱材１４が設けられる。断熱材１３や１４の材質や適用方法等は第１実施例の場合と同様である。第２実施例の斜板型可変容量圧縮機４はこのような構成を有するので、吸入室と吐出室との位置関係が変わっても第１実施例の圧縮機１と実質的に同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は空調装置に使用される冷媒圧縮機に対して最も好適に適用することができる。この場合、圧縮される冷媒はＣＯ2のような所謂超臨界圧流体であってもよい。更に、本発明は空気のような一般的な流体の圧縮機に対しても適用可能であって、その場合は少なくとも加熱損失の低減によって圧縮機の効率を改善することができる。また、圧縮機構の形式は斜板型に限らず、その他のピストン型、スクロール型、ベーン型、遠心型等の色々な形式の圧縮機に対して本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施例の圧縮機の縦断正面図である。
【図２】第１実施例の圧縮機の横断側面図である。
【図３】従来例としての圧縮機の縦断正面図である。
【図４】従来例としての圧縮機の横断側面図である。
【図５】改良された従来例としての圧縮機の縦断正面図である。
【図６】改良された従来例としての圧縮機の横断側面図である。
【図７】第２実施例の圧縮機の縦断正面図である。
【図８】第２実施例の圧縮機の横断側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…第１実施例の斜板型可変容量圧縮機
２…従来の斜板型可変容量圧縮機
３…改良された従来の斜板型可変容量圧縮機
４…第２実施例の斜板型可変容量圧縮機
１０…外気との間の隔壁となっている部分
１１…部分的な断熱材
１２…外気との間の隔壁となっている部分
１３…部分的な断熱材
１４…全面的な断熱材
３３…リアハウジング
３４…バルブプレート
３７…環状の隔壁
３８…吸入室
４０…吐出室
６３，６４…断熱材
６５…リアハウジング
６６…吸入室
６７…吐出室
６８…環状の隔壁
【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】
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【図８】
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