JP2008303757A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入マフラーのリサイクル化が可能で、資源を有効活用できる冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１０１内に、オイル１０２と、冷媒１２１を圧縮する圧縮要素１０５と、圧縮要素１０５を駆動する電動要素１０４とを収容し、圧縮要素１０５に取り付けられた吸入マフラー１１２を備えた冷媒圧縮機において、吸入マフラー１１２を形成する樹脂材料に含有される熱分解した樹脂材料の比率を３重量％以下としたもので、吸入マフラー１１２の強度低下が防止でき吸入マフラーのリサイクル化が進むため、資源を有効活用する冷媒圧縮機を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用される圧縮機に関するものである。

近年、地球環境保護の観点からリサイクル等による資源を有効的に活用する圧縮機の開発が進められている。

従来、この種の圧縮機は、樹脂製の吸入マフラーとしては、熱分解していない材料を用い、複数の器体を成型後、超音波溶着で接合されている。従来の技術としては、例えば特許文献１ならびに特許文献２がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図３は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図である。

図３において、密閉容器１にはオイル２が収納されるとともに、密閉容器１内に開口する吸入管３が固定されている。また、密閉容器１内には、電動モータ４によって駆動される圧縮要素５が収容される。

圧縮要素５は、コンロッド６を介してシャフト７に連結されたピストン８が往復動するシリンダ９と、シリンダ９の開口端に配設されシリンダ９内と連通する吸入バルブ１０を有するバルブプレート１１と、吸入マフラー１２とを備えている。

吸入マフラー１２は、圧縮要素５に固定され、それぞれ別体として熱分解していない樹脂材料を用いて成型された樹脂製部材１３と樹脂製部材１４が拡散溶着等で接合され、消音空間１５と、吸入バルブ１０に連通し圧縮要素５に固定する連通管１６と、密閉容器１内に開口する吸入口１７とを有するとともに、吸入口１７は吸入マフラー１２の密閉容器１側の側面に開口しており、吸入管３は吸入口１７に近接対向し開口している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動モータ４によってシャフト７の回転がコンロッド６に伝わり、ピストン８が往復運動することで、冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管３を介して一旦密閉容器１内に開放されてから吸入口１７を通って吸入マフラー１２内に吸入される。

吸入された冷媒は、消音空間１５に開放された後、連通管１６、吸入バルブ１０を通ってシリンダ９内に間欠的に吸入される。シリンダ９内に吸入された冷媒は、ピストン８で圧縮され、再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。
特開平１０−３１８１３６号公報 特開２００６−２５００６７号公報

しかしながら、特許文献１ならびに特許文献２の仕様の吸入マフラー１２は熱分解していない未使用品のＰＢＴを用いて成型されていることから、資源の有効活用ができないという課題を有していた。一方、吸入マフラー１２を粉砕したＰＢＴペレットを樹脂材料として用いた場合においては、樹脂製部材１３と樹脂製部材１４の接合部での超音波溶着により温度が４５０℃以上となり熱分解を起こした部分のＰＢＴが混入することにより、成型後の強度が低下し、吸入マフラー１２の圧縮要素５に固定する連通管１６が破損する可能性があった。さらに、熱分解を起こした部分のＰＢＴが混入することにより、運転時の冷媒とオイルが存在する環境下ではスラッジ等のＰＢＴの劣化物が生成する可能性があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、吸入マフラーのリサイクル化が可能で、資源を有効活用できる冷媒圧縮機を提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、吸入マフラーを形成するＰＢＴ等の樹脂材料に含有される熱分解した同樹脂材料の比率を３重量％以下としたもので、これによって、熱分解を起こした部分のＰＢＴを含む吸入マフラーを粉砕して樹脂材料として用いた場合でも樹脂の強度低下並びにスラッジ等の樹脂の劣化物の生成が防止できることから、吸入マフラーのリサイクル化が進み資源の有効活用が可能となるという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、熱分解を起こした部分の樹脂部分を含む吸入マフラーを粉砕して樹脂材料として用いた場合でも樹脂の強度低下並びにスラッジ等の樹脂の劣化物の生成が防止できるので吸入マフラーのリサイクル化が可能となり、資源を有効活用する冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、オイルと、冷媒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収容し、前記圧縮要素に取り付けられた吸入マフラーを備え、前記吸入マフラーを形成する樹脂材料に含有される熱分解した同樹脂材料の比率が３重量％以下としたもので、一度拡散溶着等で接合により成型された吸入マフラー粉砕して作成した樹脂ペレットを用いて成型した吸入マフラーにおいて、成型後の樹脂の強度低下がなく、今まで廃棄してきた使用後の樹脂材料のリサイクル化が進むため、新規に製造される樹脂製のペレットの量が削減でき、資源を有効活用した冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、吸入マフラーは熱分解を利用した溶着により複数の器体を接合して形成したもので、拡散溶着等の溶着を用いて樹脂が熱分解してもスラッジ等の発生を防止することができ、システム内へのスラッジの析出を抑制することができるため、システムでの詰まりや冷媒圧縮機での圧縮不良を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、吸入マフラーの複数の器体が接合された接合部で圧縮要素に固定されていないもので、圧縮要素へ吸入マフラーを固定する力が吸入マフラーの接合部に作用しないため、吸入マフラーの接合部が外れたり破損したりすることを防止することができ、吸入マフラーの消音効果が低下することのない低騒音の冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、吸入マフラーを形成する樹脂材料がＰＢＴとしたもので、ＰＢＴの持つ化学安定性の作用により吸入マフラーの熱劣化を抑制することができ、熱劣化によるスラッジ等の発生を防止できるため、さらにシステムでの詰まりや冷媒圧縮機での圧縮不良を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷媒にＨＦＣ系冷媒を使用し、オイルにアルキルベンゼン、鉱油、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつとしたもので、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）が低いＨＦＣ系冷媒を用いてオゾン層の破壊を防止することができる冷媒圧縮機においても、使用後の樹脂材料のリサイクル化が進み、資源を有効活用した冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷媒にＲ６００ａ、Ｒ２９０のいずれかひとつ、またはこれらの混合物を使用し、オイルにアルキルベンゼン、鉱油、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつとしたもので、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）並びに地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＨＣ系冷媒を用いてオゾン層破壊および地球温暖化を防止することができる冷媒圧縮機においても、使用後の樹脂材料のリサイクル化が進み、資源を有効活用した冷媒圧縮機を提供することができる。

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この発明が限定されるものではない。

（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縦断面図、図２は、同実施の形態における吸入マフラーの分解図である。

図１、図２において、密閉容器１０１には冷媒１２１とオイル１０２が収納されるとともに、密閉容器１０１内に開口する吸入管１０３が固定されている。また、密閉容器１０１内には、電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０５が収容される。

圧縮要素１０５は、コンロッド１０６を介してシャフト１０７に連結されたピストン１０８が往復動するシリンダ１０９と、シリンダ１０９の開口端に配設されシリンダ１０９内と連通する吸入バルブ（図示せず）を有するバルブプレート１１１と、吸入マフラー１１２とを備えている。

吸入マフラー１１２は、別の器体である樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４とを超音波溶着により接合して形成されており、消音空間１１５と吸入バルブ（図示せず）に連通する連通管１１６で圧縮要素１０５に固定されている。

連通管１１６は樹脂製部材１１４にのみ形成されているため、２つの器体である樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４が接合されていないところで圧縮要素１０５に固定されることになり、逆に言えば、２つの器体である樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４が接合されている接合部１２０では圧縮要素１０５に固定されていない。

また、吸入マフラー１１２は、密閉容器１０１内に開口する吸入口１１７を有するとともに、吸入口１１７は吸入マフラー１１２の密閉容器１０１側の側面に形成されており、吸入管１０３と近接対向し開口している。

吸入マフラー１１２を構成する樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４とは、それぞれＰＢＴ樹脂材料にて別器体として形成され、しかも両樹脂製部材１１３、１１４とも４６０℃以上の温度で熱分解したＰＢＴ樹脂材料を３重量％以下の比率で含有している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動モータ１０４によってシャフト１０７の回転がコンロッド１０６に伝わり、ピストン１０８が往復運動することで、冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管１０３を介して一旦密閉容器１０１内に開放され、その後吸入口１１７を通って吸入マフラー１１２内に吸入される。

吸入された冷媒は、消音空間１１５に開放された後、連通管１１６、吸入バルブ１１０を通ってシリンダ１０９内に間欠的に吸入される。シリンダ１０９内に吸入された冷媒は、ピストン１０８で圧縮され、再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。

次に、吸入マフラー１１２を形成するＰＢＴ樹脂材料について説明する。

熱分解していないＰＢＴに、熱分解したＰＢＴを少量含有させた場合の機械的性質を（表１）に示す。

（表１）に示す試験結果より、熱分解していないＰＢＴに、熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴでは、引張強さ、曲げ強さ、シャルピー衝撃強さの機械的性質が熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴと同等であり、熱分解していないＰＢＴに、熱分解したＰＢＴを５重量％および１０重量％の比率で含有させたＰＢＴでは、機械的性質が低下していることがわかる。

従って、熱分解していないＰＢＴと同等の機械的性質を維持するためには、熱分解していないＰＢＴに含有させる熱分解したＰＢＴの含有比率は３重量％以下とする必要があることがわかる。

このことから、一度超音波溶着といった熱分解を利用した溶着を行った吸入マフラーを再利用し、熱分解していないＰＢＴに３重量％以下の比率で含有させて新たに吸入マフラー１１２を形成することで、熱分解していないＰＢＴのみで形成した吸入マフラーと同等の機械的性質、機械強度を確保しすることができるとともに、吸入マフラーを形成する樹脂材料のリサイクル化が進み、資源を有効活用する冷媒圧縮機を提供することができる。

さらに、樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４は連通管１１６を以外の部位で接合され、接合部１２０では圧縮要素１０２に固定されてはいないため、樹脂製部材１１３と樹脂製部材１１４とを成型し接合することにより、接合部１２０の機械的性質、機械強度が低下しても、吸入マフラー１１２を圧縮要素１０５に固定する力が吸入マフラー１１２の接合部１２０に作用しない。

そのため、吸入マフラー１１２の接合部１２０が外れたり破損したりすることを防止することができる。接合部１２０を介して消音空間１５０と密閉容器１０１内の空間が連通すると、吸入マフラー１１２の消音効果が低下するが、これを防止することができる。

次に、オリゴマの抽出についての評価結果を説明する。

具体的には、熱分解していないＰＢＴに、熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴと、熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴを対象に、炭化水素系の有機溶媒であるヘキサンを用いてオリゴマの抽出を行った。その結果を（表２）にて示す。

試験は、十分に乾燥させた試験片の重量を測定後、ソックスレー抽出器に試験片を入れ、２４時間ヘキサンを用いて抽出操作を行い、その後十分に乾燥をさせた後に重量を測定し、重量変化によりオリゴマの抽出量とした。

（表２）より、抽出試験において、熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴと、熱分解していないＰＢＴに、熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴとを比べると、オリゴマの抽出量はと同等であると言える。

また、ヘキサンの分子量は８６．１７であり、ＨＦＣ系冷媒であるＲ１３４ａの分子量の１０２．０３に比較して小さいことから、オリゴマを抽出させる能力はＲ１３４ａに比較してヘキサンの方が高い。

従って、ヘキサンを用いた抽出試験において、オリゴマの抽出量が熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴと同等である、熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴにおいてもオリゴマの抽出量は、ＨＦＣ系冷媒雰囲気においてもオリゴマの抽出量は熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴと同等であり、密閉容器１０１内でのオリゴマの抽出、スラッジ等の発生を防止することができる。

なお、ＨＦＣ系冷媒としてＲ１３４ａ以外の冷媒を用い、ＨＦＣ系冷媒とともに用いるオイルとしてアルキルベンゼン、鉱油、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールを用いても、これらのオイルは高分子材料でありＨＦＣ系冷媒よりも分子量が大きいことから、ＨＦＣ系冷媒とともに使用してもスラッジ等の発生に寄与しないことは言うまでもない。

なお、樹脂材料としてＰＢＴを例に説明したが、他の樹脂材料においても同様に実施可能である。例えば、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルクロライド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。

以上のことから、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）が低いＨＦＣ系冷媒を用いてオゾン層の破壊を防止することができる冷媒圧縮機においても、使用済みの樹脂材料のリサイクル化が進み、資源を有効活用した冷媒圧縮機を提供することができる。

次に、熱分解していないＰＢＴへ熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴ樹脂材料により成型した吸入マフラー１１２を用いた冷媒圧縮機を用い、冷媒をＲ６００ａとしオイル１０２を鉱油とした信頼性試験を行った。その結果を（表３）に示す。なお、ＨＣ冷媒のＲ６００ａの分子量は５８．１であり、機械的性質、機械強度を確保しつつ、オリゴマの抽出量は熱分解したＰＢＴを一切含有していないＰＢＴと同等と言える。

試験は、凝縮温度が５１℃、蒸発温度が−２５℃の運転条件で５００時間運転を行い、試験後の吸入バルブ１１０へのペットオリゴマの付着の有無を目視ならびにＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）による分析により確認を行った。

（表３）より、熱分解していないＰＢＴへ熱分解したＰＢＴを３重量％の比率で含有させたＰＢＴ樹脂材料により成型した吸入マフラー１１２を用いても吸入バルブ１１０にペットオリゴマの付着は無く、Ｒ６００ａ冷媒雰囲気においてもスラッジ等の発生を防止できるといえる。

なお、今回はＲ６００ａと鉱油との組み合わせで評価を行ったが、同じＨＣ系冷媒で分子量が同等であるＲ２９０ならびにＲ６００ａとＲ２９０の混合物を冷媒としても同等の効果が得られることは言うまでもない。

さらに、使用するオイルをアルキルベンゼン、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールとしてもこれらのオイルは高分子材料であり、Ｒ６００ａとＲ２９０よりも分子量が大きいことからスラッジ等の発生に寄与しないことは言うまでもない。

以上のことから、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）並びに地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＨＣ系冷媒を用いてオゾン層破壊および地球温暖化を防止することができる冷媒圧縮機においても、使用後の樹脂材料のリサイクル化が進み、資源を有効活用した冷媒圧縮機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、熱分解していないＰＢＴへ熱分解したＰＢＴを３重量％以下の比率で含有した樹脂材料により成型した吸入マフラーを用いることにより、吸入マフラーの強度低下が防止でき吸入マフラーのリサイクル化が進むという作用を有することにより、資源を有効活用する冷媒圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用することができる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の縦断面図 同実施の形態における吸入マフラーの分解図 従来の圧縮機の縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ オイル
１０３ 吸入管
１０４ 電動要素
１０５ 圧縮要素
１１２ 吸入マフラー
１１３ 樹脂製部材
１１４ 樹脂製部材
１２０ 接合部
１２１ 冷媒

Claims (6)

1. 密閉容器内に、オイルと、冷媒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収容し、前記圧縮要素に取り付けられた吸入マフラーを備え、前記吸入マフラーを形成する樹脂材料に含有される熱分解した同樹脂材料の比率が３重量％以下である冷媒圧縮機。
2. 吸入マフラーは、熱分解を利用した溶着により複数の器体を接合して形成される請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 吸入マフラーは、複数の器体が接合された接合部で圧縮要素に固定されていない請求項２に記載の冷媒圧縮機。
4. 吸入マフラーを形成する樹脂材料がＰＢＴである請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
5. 冷媒にＨＦＣ系冷媒を使用し、オイルにアルキルベンゼン、鉱油、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつである請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
6. 冷媒にＲ６００ａ、Ｒ２９０のいずれかひとつ、またはこれらの混合物を使用し、オイルにアルキルベンゼン、鉱油、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつである請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。

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