JP6890919B2 - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、密閉型圧縮機及び該密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。

密閉容器よりもアキュムレータの塗膜を厚くした密閉型圧縮機が提案されている。

密閉型圧縮機では、アキュムレータだけでなく密閉容器の塗膜も厚くして耐食性を向上させることが望ましい。しかしながら、密閉容器の内部には電動機部等の発熱部品が収納されているので、塗膜を厚くすると密閉容器の放熱性が低下してしまう。

特開２０１１−２３６７４９号公報

この発明の目的は、密閉容器を錆から確実に保護するとともに、密閉容器の放熱性を十分に確保できる密閉型圧縮機を提供することにある。

実施形態の密閉型圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を収納した密閉容器と、を備えた密閉型圧縮機であって、密閉容器は、底部と、該底部とは反対側の蓋部と、該底部及び該蓋部を繋ぐ胴部と、底部と胴部とが溶接により接合された第１の溶接部と、蓋部と胴部とが溶接により接合された第２の溶接部と、を備え、密閉容器は、局部的に厚さを変化させた塗膜を有して構成されているとともに、底部、蓋部及び胴部のそれぞれに構成された塗膜において、胴部の塗膜は、算術平均うねりが０．３μｍ以上であり、胴部の塗膜を基準にすると、底部及び蓋部の塗膜は１．５倍、第１の溶接部及び第２の溶接部の塗膜は１．７５倍の厚さに形成されている。

一実施形態の冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。 図１に示された密閉型圧縮機を一部切り欠いて示す断面図である。 図１中のＦ３部において密閉容器を切断して示す断面図である。 図１中のＦ４部において密閉容器を切断して示す断面図である。 図１中のＦ５部において密閉容器を切断して示す断面図である。 図１中のＦ６部において密閉容器を切断して示す断面図である。 塗膜表面のうねり及び粗さについて説明する模式図である。 密閉容器の各部位及びテストピースに形成した塗膜表面から得た断面曲線を示す図である。 テストピースに形成した塗膜表面から得た断面曲線を示す図である。 底部及びテストピースに形成した塗膜表面の算術平均粗さ及び算術平均うねりを示す図である。

以下に本発明の実施形態の冷凍サイクル装置１及び密閉型圧縮機２について図１から図１０を用いて説明する。
図１は、冷凍サイクル装置１の一実施形態を示す概略構成図である。冷凍サイクル装置１は、密閉型圧縮機２と、密閉型圧縮機２に接続された放熱器（凝縮器）３と、放熱器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４及び密閉型圧縮機２の間に接続された蒸発器５と、を備えている。

密閉型圧縮機２は、例えば、ロータリ式の圧縮機であって、内部に取り込まれる低圧の気相冷媒を圧縮して高温高圧の気相冷媒に変化させる。放熱器３は、密閉型圧縮機２から送り込まれる高温高圧の気相冷媒から熱を放熱させ、気相冷媒を高圧の液相冷媒に変化させる。

膨張装置４は、放熱器３から送り込まれる高圧の液相冷媒の圧力を下げ、低温低圧の液相冷媒に変化させる。蒸発器５は、膨張装置４から送り込まれる液相冷媒を気化させ、低圧の気相冷媒に変化させる。このとき、相変化する冷媒に気化熱が奪われて蒸発器５の周囲が冷却される。気化熱を奪った気相冷媒は、再び密閉型圧縮機２内に取り込まれる。

このように、冷凍サイクル装置１では、作動流体である冷媒が気相冷媒と液相冷媒とに相変化しながら循環している。気相冷媒から液相冷媒へ相変化する過程で冷媒から放熱され、液相冷媒から気相冷媒へ相変化する過程で冷媒に吸熱される。これら放熱や吸熱を利用して暖房や冷房が行われる。

密閉型圧縮機２は、圧縮機本体１１と、アキュムレータ１２と、を備えている。アキュムレータ１２は、気液分離器であり、蒸発器５と圧縮機本体１１との間に設けられている。

図２は、図１に示す密閉型圧縮機を一部切り欠いて示す断面図である。アキュムレータ１２は、第１及び第２の吸い込みパイプ１３，１４を通して圧縮機本体１１に接続されており、蒸発器５で気化された気相冷媒のみを圧縮機本体１１に供給するように構成されている。

圧縮機本体１１は、回転軸２１と、回転軸２１の回転により気相冷媒を圧縮する圧縮機構部２３と、これら回転軸２１及び圧縮機構部２３が収納された密閉容器３０と、を備えている。圧縮機構部２３は、回転軸２１を回転させる電動機部２２を有している。

回転軸２１は、密閉容器３０と軸心Ｘを共有するように配置されている。電動機部２２は、回転軸２１の上側寄りに配置されている。圧縮機構部２３は、回転軸２１の下側寄りに配置されている。以下の説明において、軸心Ｘに沿う方向を軸方向、軸心Ｘに直交する方向を径方向、軸心Ｘ周りの方向を周方向ということがある。

電動機部２２は、例えばインナーロータ型のＤＣブラシレスモータであって、密閉容器３０の内壁面に固定された筒状の固定子２４と、固定子２４の内側に径方向に間隔をあけて配置された円柱状の回転子２５と、を備えている。

圧縮機構部２３は、第１のシリンダ室２６と、第１のシリンダ室２６の下側に配置された第２のシリンダ室２７と、第１のシリンダ室２６内に設けられた第１のローラ２８と、第２のシリンダ室２７内に設けられた第２のローラ２９と、を備えている。

第１及び第２のローラ２８，２９は、回転軸２１の回転に伴い、第１のシリンダ室２６の内周面に摺接しながら偏心回転可能に構成されている。第１及び第２のシリンダ室２６，２７には、アキュムレータ１２の第１及び第２の吸い込みパイプ１３，１４がそれぞれ接続されている。

密閉容器３０は、鉄鋼材等から形成された密閉容器基材３１と、密閉容器基材３１を被覆する塗膜３２と、を有している。密閉容器３０は、底部３３と、底部３３とは反対側に配置された蓋部３４と、底部３３及び蓋部３４を繋ぐ胴部３５と、を備えている。底部３３及び蓋部３４は、深皿状に形成されている。胴部３５は、円筒状に形成されている。

底部３３と胴部３５とは溶接により接合されており、両者の間には周方向に沿って第１の溶接部３６が形成されている。蓋部３４と胴部３５とは溶接により接合されており、両者の間には周方向に沿って第２の溶接部３７が形成されている。

従来、密閉容器３０の塗膜厚さは、約２０μｍ程度であった。しかしながら、耐食性を向上するために、より厚い例えば３０μｍが望ましい。また、密閉容器３０の中で、蓋部３４は、冷凍サイクル装置の低圧側配管に付着した凝縮水が降りかかりやすく、胴部３５よりも錆びやすい。また、底部３３は、冷凍サイクル装置の底板に貯留したドレン水の影響を受けて胴部３５よりも錆びやすい。さらに、第１及び第２の溶接部３６，３７も塗料が密着しづらく胴部３５よりも錆びやすい。

そこで、本実施形態では、密閉容器３０の塗膜厚さを局部的に変化させている。すなわち、図３、図４、図５及び図６は、図１中のＦ３部、Ｆ４部、Ｆ５部、Ｆ６部において密閉容器３０を切断して示す断面図である。底部３３の塗膜３２ｂ、蓋部３４の塗膜３２ｃ、第１及び第２の溶接部３６，３７の塗膜３２ｄは、胴部３５の塗膜３２ａよりもそれぞれ厚く形成されている。

図３、図４、図５及び図６の例では、胴部３５における塗膜３２ａの厚さＴ１が４０μｍ、底部３３における塗膜３２ｂの厚さＴ２が６０μｍ、蓋部３４における塗膜３２ｃの厚さＴ３が６０μｍ、第２の溶接部３７における塗膜３２ｄの厚さＴ４が７０μｍに形成されている。

胴部３５の塗膜３２ａを基準にすると、底部３３及び蓋部３４の塗膜３２ｂ，３２ｃは１．５倍、第１及び第２の溶接部３６，３７の塗膜３２ｄは１．７５倍の厚さに形成されているともいえる。

本実施形態の塗膜３２は、静電吹付方式の粉体塗装によって形成されている。まず、密閉容器基材３１、アキュムレータ１２、第１及び第２の吸い込みパイプ１３，１４等の部材一式が溶接等により接合されており、各部材がまだ塗装されていない状態の密閉型圧縮機１０を用意する。

この密閉型圧縮機１０を接地し、電荷を印加した粉体塗料を密閉型圧縮機１０に吹き付ける。吹き付け後に加熱装置で加熱して密閉型圧縮機１０に付着した粉体塗料を融解させると、密閉型圧縮機１０表面に粉体塗装による塗膜を形成できる。

粉体塗料として、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。本実施形態では、エポキシ樹脂とポリエステル樹脂とを混合して使用している。粉体塗料に電荷を印加する際の電気特性条件は、例えば、出力電流１〜５０μＡ、出力電圧−５０ｋＶ〜−１００ｋＶ又は＋５０ｋＶ〜＋１００ｋＶである。過電流によるムラを防止するため、出力電流を定電流に設定することが好ましい。粉体塗料同士の静電反発を抑制するため、出力電圧をマイナス電圧に設定することが好ましい。

本実施形態では、底部３３、蓋部３４、第１及び第２の溶接部３６，３７における塗膜３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを、胴部３５における塗膜３２ａよりも厚く形成している。このような塗膜３２を形成するには、底部３３、蓋部３４、第１及び第２の溶接部３６，３７において、胴部３５よりも長時間に亘って粉体塗料を吹き付ける。

部位によって吹き付け時間の長短を変化させることにより、粉体塗料の付着量を局部的に変化させた密閉容器基材３１を得る。この密閉容器基材３１を加熱装置で加熱すると、塗膜３２の厚さを局部的に変化させた密閉容器３０を得ることができる。

このように、密閉容器３０の胴部３５を含む塗膜厚さを従来よりも厚く形成するとともに、密閉容器３０の塗膜厚さを局部的に変化させることにより、密閉容器３０全体の塗膜厚さを、第１及び第２の溶接部３６，３７等の塗膜厚さと同一厚さにする場合と比べて、放熱性の低下を抑制することができる。

図７は、塗膜３２表面の粗さ及びうねりを説明する模式図である。塗膜３２表面を表面粗さ測定機で測定すると、種々の周期及び振幅を有した波が合成された測定曲線が得られる。波の中で比較的周期が短いものを表面粗さとし、表面粗さよりも周期が長く規則正しい周期性をもつ波をうねりとし、平板の傾斜や円柱の円弧等の最も周期が長い波を幾何偏差とする。

断面曲面は、測定曲線から幾何偏差を除去したものであり、粗さ及びうねりを表している。粗さは、塗膜３２表面の微細な凹凸である。うねりは、塗膜３２表面の周期的な起伏である。

図９は、従来の密閉容器と同一の塗装を施したテストピースＢ１及びＢ２の塗膜表面の算術平均うねりＷａ及び断面曲線である。表面粗さ測定機を使用し、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠してそれぞれ測定した。テストピースＢ１の塗膜は浸漬塗装によって形成されている。テストピースＢ２の塗膜は電着塗装によって形成されている。テストピースＢ１の算術平均うねりＷａは０．２μｍであり、テストピースＢ２の算術平均うねりＷａは０．１μｍであった。このように、従来の密閉容器の塗膜は、表面の算術平均うねりＷａが０．２μｍ以下の微小な値に形成されていることが判明した。

一方、塗膜表面の算術平均うねりが大きくなると、表面の凹凸が大きくなり、外気と接触できる塗膜の表面積が増えて、塗膜表面の放熱性が向上する。そのため、本実施形態では、密閉容器３０の最も表面積の大きい胴部３５の塗膜は、算術平均うねりＷａを、従来の１．５倍以上である０．３μｍ以上となるようにした。

図８は、第２の溶接部３７、底部３３、胴部３５、テストピースＡ１及びＡ２に形成した塗膜表面の算術平均うねりＷａ及び断面曲線である。表面粗さ測定機を使用し、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠してそれぞれ測定した。テストピースＡ１及びＡ２の塗膜は、胴部３５と同様に粉体塗装によって形成されているが、胴部３５よりも粉体塗料の吹き付け時間を短くしている。

底部３３の塗膜３２ｂは、胴部３５の塗膜３２ａよりも算術平均うねりＷａが大きく形成されていた。第２の溶接部３７の塗膜３２ｄは、胴部３５の塗膜３２ａよりも算術平均うねりＷａが大きく、さらに、底部３３の塗膜３２ｂよりも算術平均うねりＷａが大きく形成されていた。胴部３５の塗膜３２ａは、テストピースＡ１及びＡ２よりも算術平均うねりＷａが大きく形成されていた。テストピースＡ２の塗膜は、算術平均うねりＷａが０．３μｍであった。

図１０は、底部３３、テストピースＡ１、Ａ３、Ａ４及びＢ３に形成した塗膜表面の算術平均粗さＲａ及び算術平均うねりＷａである。算術平均粗さＲａと算術平均うねりＷａは、表面粗さ測定機を使用し、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠してそれぞれ測定した。テストピースＡ３及びＡ４の塗膜は、粉体塗装によって形成されている。テストピースＢ３の塗膜は、電着塗装によって形成されている。

粉体塗装により塗膜を形成した底部３３、テストピースＡ１、Ａ３及びＡ４では、電着塗装により塗膜を形成したテストピースＢ３よりも塗膜の算術平均うねりＷａが大きく形成されていた。さらに、底部３３、テストピースＡ１、Ａ３及びＡ４では、テストピースＢ３よりも塗膜の算術平均うねりＷａ／算術平均粗さＲａの比が大きく形成されていた。

以上のように構成された本実施形態の密閉型圧縮機２及び冷凍サイクル装置１は、密閉容器３０の塗膜３２を粉体塗装によって形成している。電着塗装等と比較して厚い塗膜３２を形成することができるため、密閉容器基材３１の耐食性を向上させて密閉容器３０を錆からより確実に保護することができる。しかも、粉体塗装のみでも十分な防錆性を期待できるため、りん酸亜鉛処理等の化成処理を省略して工数を低減することができる。

さらに、本実施形態では、表面の算術平均うねりＷａが０．３μｍ以上になるように塗膜３２を形成している。一般に、塗膜３２が厚くなると放熱性が悪化するが、本実施形態では、密閉容器基材３１の表面にうねりを形成することで外気との接触面積を増加させて放熱を促し、塗膜３２の厚さが増加したことによる放熱性低下を抑制している。

また、密閉容器３０には、図１中にＦ４部、Ｆ５部、Ｆ６部として示された比較的錆びやすい部位と、それ以外の部位とが混在している。本実施形態の密閉型圧縮機２及び冷凍サイクル装置１は、錆びやすい部位の塗膜３２を局部的に厚く形成しているため、錆からより確実に保護することができる。一方、それ以外の部位では錆びやすい部位よりも粉体塗料を使用していない。必要な部位に必要な量だけ塗膜を形成するためコストを削減することができる。

とりわけ、本実施形態の密閉型圧縮機２及び冷凍サイクル装置１では、底部３３の塗膜３２ｂや蓋部３４の塗膜３２ｃを胴部３５の塗膜３２ａよりも厚く形成している。底部３３や蓋部３４をさらに強固に被覆して耐食性を一層向上させることができる。第１及び第２の溶接部３６，３７の塗膜３２ｄを胴部３５の塗膜３２ａよりも厚く形成している。溶接による酸化物被膜等が形成されて耐食性が低下しやすい第１及び第２の溶接部３６，３７をさらに強固に被覆して耐食性を一層向上させることができる。また、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、耐食性と放熱性とを両立した密閉型圧縮機２を備えているため、厳しい環境下でも安定して稼働させることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態は化成処理なしでも十分な防錆性を有しているが、さらに化成処理を加えてもよい。吹き付け時間の長短で塗膜の厚さを制御しているが、他の方法で塗膜の厚さを制御してもよい。塗膜表面のうねりを大きくするために、基材表面に付着させた粉体塗料の加熱時間を短縮してもよい。粉体塗料の粒径分布を通常より広げてもよい。

１…冷凍サイクル装置、２…密閉型圧縮機、３…放熱器、４…膨張装置、５…蒸発器、２３…圧縮機構部、３０…密閉容器、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…塗膜、３３…底部、３４…蓋部、３５…胴部、３６，３７…第１及び第２の溶接部。

Claims (2)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を収納した密閉容器と、
   を備えた密閉型圧縮機であって、
   前記密閉容器は、底部と、該底部とは反対側の蓋部と、該底部及び該蓋部を繋ぐ胴部と、前記底部と前記胴部とが溶接により接合された第１の溶接部と、前記蓋部と前記胴部とが溶接により接合された第２の溶接部と、を備え、
   前記密閉容器は、局部的に厚さを変化させた塗膜を有して構成されているとともに、
   前記底部、前記蓋部及び前記胴部のそれぞれに構成された塗膜において、
   前記胴部の塗膜は、算術平均うねりが０．３μｍ以上であり、
   前記胴部の塗膜を基準にすると、前記底部及び前記蓋部の塗膜は１．５倍、前記第１の溶接部及び前記第２の溶接部の塗膜は１．７５倍の厚さに形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 請求項１に記載の前記密閉型圧縮機と、
   前記密閉型圧縮機に接続された放熱器と、
   前記放熱器に接続された膨張装置と、
   前記膨張装置及び前記密閉型圧縮機の間に接続された蒸発器と、
   を備えた冷凍サイクル装置。

Images