JP2007092639A - 密閉型往復動圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、シリンダ直径やピストン直径を変更することなく、二段式の圧縮機構部の排除容積を設定でき、コストへの悪影響を阻止して多様化のニーズに応えられる密閉型往復動圧縮機と冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】低圧冷媒吸込み管Ｐｂと、中間圧冷媒吸込み管Ｐｃおよび吐出冷媒管Ｐａが接続される密閉ケース１０内に電動機部１３によって駆動される第１の（低段側）圧縮機構部１２Ａおよび第２の（高段側）圧縮機構部１２Ｂを収容し、低圧冷媒吸込み管から第１の圧縮機構部が低圧冷媒を吸込んで圧縮した冷媒と中間圧冷媒吸込み管から中間圧冷媒を第２の圧縮機構部が吸込んで圧縮し吐出冷媒管から吐出してなり、第１の圧縮機構部の排除容積と第２の圧縮機構部の排除容積とを互いに異ならせ、排除容積の小さい方の圧縮機構部のシリンダに排除容積決定用孔３０を設けることにより排除容積を減少させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二段圧縮式の密閉型往復動圧縮機と、蒸発温度（圧力）の異なる複数の蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。

従来から圧縮効率の向上を得るために二段圧縮式往復動圧縮機を備えるとともに、エネルギ効率の向上を得るために蒸発温度が異なる２つの蒸発器を有する冷凍サイクルを備えた、たとえば冷蔵庫等の冷凍装置が提供されている。
この従来技術では、圧縮機における低段側と高段側の圧縮機構部を、それぞれの蒸発器の圧力や能力に合わせた仕様として適正化することができず、エネルギ効率のより向上化が得られていない。
そこで本出願人は［特許文献１］において、低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部の仕様を適正化して高い圧縮効率が得られる二段圧縮式往復動圧縮機を開示した。この圧縮機を蒸発温度が異なる２つ蒸発器を有する冷凍サイクルに備えることで、エネルギ効率の向上を得られる冷凍サイクル装置となる。
特開２００３−１４３２０号公報

すなわち［特許文献１］の技術は、圧縮機を構成する密閉ケース内を第２の蒸発器から吸込んだ冷媒で満たす、もしくは第１の蒸発器から気液分離器とバイパス回路を介して導かれた冷媒および第１の圧縮機構部で低段圧縮した冷媒ガスで満たし、第１の圧縮機構部の排除容積と、第２の圧縮機構部の排除容積を互いに異ならせている。
このような構成であれば上述の効果が得られるが、第１の圧縮機構部の排除容積と第２の圧縮機構部の排除容積とを互いに異ならせるための具体的な手段については明白な記載がない。

通常、考えられる手段として、双方の圧縮機構部を駆動する回転軸を共通とし、第１の圧縮機構部における１段目の圧縮と、第２の圧縮機構部における２段目の圧縮におけるピストンのストロークを同一に揃えたうえで、シリンダの内径を互いに変えればよい。
しかしながら、この種の冷凍サイクル装置に最適な冷蔵庫は、近時、多様化のニーズが高い。そのため、シリンダの内径を多種備えることとなり、当然ながら、これに対応してピストン外径も種々必要となる。そのため、組立て作業に困難が増し、管理手間がかかるなどコストへの悪影響が及ぶ結果となる。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、シリンダ内径やピストン直外径を変更することなく、あるいは、その種類を少なくして比較的容易に一方の圧縮機構部に対する他方の圧縮機構部の排除容積を設定することができ、コストへの悪影響を阻止して多様化のニーズに応えられる密閉型往復動圧縮機と、この密閉型往復動圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明の密閉型往復動圧縮機は、低圧冷媒吸込み管と、中間圧冷媒吸込み管と、吐出冷媒管が接続される密閉ケース内に、電動機部によって駆動される低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部を収容し、低圧冷媒吸込み管から低圧冷媒を低段側圧縮機構部が吸込んで圧縮した冷媒および中間圧冷媒吸込み管から導かれる中間圧冷媒を高段側圧縮機構部が吸込んで圧縮し、吐出冷媒管から吐出し、低段側圧縮機構部及び高段側圧縮機構部の何れか一方の圧縮機構部のシリンダに排除容積を減少させるための貫通孔を設ける。
さらに、上記目的を満足するため本発明の冷凍サイクル装置は、密閉型往復動圧縮機と、密閉型往復動圧縮機に吐出冷媒管を介して接続される凝縮器と、密閉型往復動圧縮機に中間圧冷媒吸込み管を介して接続される第１の蒸発器と、密閉型往復動圧縮機に低圧冷媒吸込み管を介して接続され第１の蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも低い冷媒蒸発圧力に設定される第２の蒸発器とを具備する。

本発明によれば、比較的容易に一方の圧縮機構部に対する他方の圧縮機構部の排除容積を設定でき、コストへの悪影響を阻止して、多様化のニーズに応えられる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は二段圧縮式の密閉型往復動圧縮機の縦断面図であり、図２は密閉型往復動圧縮機における圧縮機部の縦断面図、図３は冷凍サイクル構成図である。
はじめに、図３の冷凍サイクルから説明すると、図中１は、後述する二段圧縮式の密閉型往復動圧縮機（以下、「圧縮機」と呼ぶ）である。この圧縮機１には吐出部１ａと吸込み部１ｂおよび中間圧導入部１ｃが設けられていて、それぞれに冷媒管Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが接続されている。

上記圧縮機１の吐出部１ａに接続される冷媒管Ｐａは吐出冷媒管であって、凝縮器２が設けられる。上記吸込み部１ｂに接続される冷媒管Ｐｂは吸込み冷媒管であって、第２の蒸発器７が設けられる。上記中間圧導入部１ｃに接続される冷媒管Ｐｃは中間圧冷媒吸込み管であって、バイパス回路８を介して気液分離器５が設けられる。
さらに、上記凝縮器２に冷媒管Ｐが接続されていて、この冷媒管Ｐには、第１のキャピラリーチューブ（減圧膨張装置）３と、第１の蒸発器４と、上記気液分離器５と、第２のキャピラリーチューブ（減圧膨張装置）６と、上記第２の蒸発器７が順次設けられる。

このように冷凍サイクルが構成され、後述するように第１の蒸発器４は冷媒を第１の蒸発温度（圧力）で蒸発し、第２の蒸発器７は冷媒を第１の蒸発温度よりも低温の、第２の蒸発温度（圧力）で蒸発する特徴を備えている。
つぎに、上記圧縮機１について、図１および図２から詳述する。
図中１０は密閉ケースであり、この密閉ケース１０内部にはフレーム１１が適宜な手段を介して収容される。このフレーム１１の上部側に圧縮機部１２が載設され、下部側には電動機部１３が設けられる。

上記圧縮機部１２は、図の左側に位置する低段側圧縮機構部である第１の圧縮機構部１２Ａと、図の右側に位置する高段側圧縮機構部である第２の圧縮機構部１２Ｂとから構成される。
先に説明したように、第１の蒸発器４では冷媒を第１の蒸発温度で蒸発し、第２の蒸発器７は冷媒を第１の蒸発温度よりも低温の第２の蒸発温度で蒸発させるために、上記圧縮機１においては第１の圧縮機構部１２Ａを低段側圧縮機構部とし、第２の圧縮機構部１２Ｂを高段側圧縮機構部とするとともに、第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積と、第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積を互いに異ならせている。

ここでは後述するようにケース内中間圧タイプであるので、第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積を第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積よりも大きく設定している。そして、排除容積の小さな第２の圧縮機構部１２Ｂに対して、排除容積を小さくする手段を備えていることを特徴としている。
具体的に上記圧縮機部１２は、上記フレーム１１の中心部に沿って枢支用孔１１ａが設けられ回転軸１４が回転自在に嵌め込まれる。回転軸１４の上端部に、フレーム１１上面に載る鍔部１４ａが一体に設けられ、鍔部１４ａの上部には回転軸１４の中心軸から所定量偏心する偏心軸部１４ｂが一体に設けられる。
上記第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂは、互いにフレーム１１上面に載設される。第１，第２の圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂは、上記偏心軸部１４ｂを間にして略１８０°対向する位置に配置され、互いに同一構成をなしている。

第１の圧縮機構部１２Ａおよび第２の圧縮機構部１２Ｂは、フレーム１１上面に載設されるシリンダ１５ａ，１５ｂを備えている。これらシリンダ１５ａ，１５ｂの軸方向は水平に向いていて、内部にピストン１６ａ，１６ｂが往復動自在に収容される圧縮室１７ａ，１７ｂが形成される。
各ピストン１６ａ，１６ｂにはコンロッド１８ａ，１８ｂの一端部が接続され、このコンロッド１８ａ，１８ｂを介して上記偏心軸部１４ｂに連結される。コンロッド１８ａ，１８ｂの一端は球状部をなし、ピストン１６ａ，１６ｂ内部には球受け部が設けられ、ボールジョイント式の接続がなされている。

コンロッド１８ａ，１８ｂの他端に、偏心軸部１４ｂに対して二重に、かつ回転自在に嵌め合う大端部１９ａ，１９ｂが設けられる。第２の圧縮機構部１２Ｂ側の大端部１９ｂが内側大端であり、第１の圧縮機構部１２Ａの大端部１９ａが外側大端である。
各シリンダ１５ａ，１５ｂの先端開口部は弁機構２０ａ，２０ｂによって閉塞され、弁機構２０ａ，２０ｂはバルブカバー２１ａ，２１ｂで覆われる。弁機構２０ａ，２０ｂとバルブカバー２１ａ，２１ｂの詳細は図示しないが、弁機構２０ａ，２０ｂは吸込み弁と吐出弁を備え、バルブカバー２１ａ，２１ｂ内は吸込み室と吐出室に区画される。吸込み室は吸込み弁と連通し、吐出室は吐出弁と連通する。

そして、吸込み冷媒管Ｐｂが接続される圧縮機１の吸込み部１ｂで、密閉ケース１０内部側に吸込み案内管が接続され、上記吸込み冷媒管Ｐｂと連通する。吸込み案内管は密閉ケース１０に沿って曲成され、他端部が第１の圧縮機構部１２Ａのバルブカバー２１ａに接続され吸込み室と連通する。
第１の圧縮機構部１２Ａのバルブカバー２１ａに形成される吐出室は、密閉ケース１０に対して開口する小孔を備えている。すなわち、上記吐出室は小孔を介して密閉ケース１０内に連通する。

第２の圧縮機構部１２Ｂのバルブカバー２１ｂに形成される吸込み室は、密閉ケース１０内に開口する小孔を備えている。したがって、上記吸込み室は小孔を介して密閉ケース１０内に連通する。
上記バルブカバー２１ｂに形成される吐出室には吐出案内管が接続される。この吐出案内管は密閉ケース１０内を半周以上引き回され、他端部が密閉ケース１０の吐出部１ａに接続される。吐出部１ａには上記凝縮器２と連通する吐出冷媒管Ｐａが設けられることは上述したとおりである。

密閉ケース１０の上記中間圧導入部１ｃに接続される上記中間圧冷媒吸込み管Ｐｃは、密閉ケース１０側壁を貫通していて開口端部は密閉ケース１０内に臨ませられる。したがって、バイパス回路８と密閉ケース１０内部は互いに連通している。
なお、上記第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂにおいて、排除容積を構成するシリンダ１５ａ，１５ｂの直径および全長と取付け位置が互いに同一であり、このシリンダ１５ａ，１５ｂに往復動自在に収容されるピストン１６ａ，１６ｂの直径およびストロークが互いに同一である。したがって、以上の条件からは、第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積は互いに同一に設定される。

そのうえで、特に図２に示すように、上記第２の圧縮機構部１２Ｂを構成するシリンダ１５ｂの先端から所定距離だけ離間した位置に、シリンダ１５ｂ内径と外径とを貫通する排除容積決定用孔３０が設けられる。すなわち、排除容積決定用孔３０は圧縮室１７ｂと密閉ケース１０内部とを連通している。
排除容積決定用孔３０がピストン１６ｂのストローク長の中途部に設けられるところから、第２の圧縮機構部１２Ｂの圧縮室１７ｂにおける排除容積が、実際の構成寸法よりも小さくなっている。すなわち、排除容積決定用孔３０のシリンダ１５ｂ先端からの位置および直径は、第２の圧縮機構部１２Ｂと第１の圧縮機構部１２Ａとの排除容積の差分に応じて設定される。

このようにして構成される圧縮機部１２に対して、上記電動機部１３は、上記回転軸１４のフレーム１１から下方に突出する部位に嵌着されるロータ３５と、このロータ３５の周面と狭小の間隙を存する内周面を備え、上記フレーム１１から適宜な手段で垂設固定されるステータ３６とからなる。
つぎに、上記圧縮機１の圧縮運転と、それにともなう冷凍サイクル作用について説明する。
電動機部１３に通電して回転軸１４を回転駆動すると、偏心軸部１４ｂが一体に偏心回転する。この偏心回転に応じて、第１の圧縮機構部１２Ａと、第２の圧縮機構部１２Ｂのピストン１６ａ，１６ｂが、同一方向に往復運動する。これら第１、第２の圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂがほぼ１８０°対向する位置に配置されているところから、各ピストン１６ａ，１６ｂはそれぞれの圧縮室１７ａ，１７ｂにおいて互いに逆の行程をなす。

たとえば、図１および図２に示すように、第１の圧縮機構部１２Ａにおいて圧縮室１７ａに冷媒ガスを吸込む吸込み行程をなすとき、第２の圧縮機構部１２Ｂにおいては圧縮室１７ｂで圧縮し高圧化したガスを吐出する吐出行程をなす。
第２の蒸発器７で蒸発した低圧の冷媒ガスが低圧吸込み冷媒管Ｐｂに案内され、密閉ケース１０の吸込み部１ｂを介して第１の圧縮機構部１２Ａにおけるバルブカバー２１ａ内の吸込み室に直接吸込まれる。そして、ピストン１６ａの移動（往動）にともなって弁機構２０ａの吸込み弁が開放してシリンダ１５ａ内の圧縮室１７ａに吸込まれる。

ピストン１６ａが逆方向に移動（復動）することで１段目（低段）圧縮され、所定の中間圧に上昇したところで弁機構２０ａの吐出弁が開放し、バルブカバー２１ａ内の吐出室へ吐出する。この吐出室に充満した中間圧の冷媒ガスは密閉ケース１０内へ放出される。
一方、上記気液分離器５には第１の蒸発器４で蒸発した冷媒が導かれて気液分離される。ここで気液分離された冷媒のガス分はバイパス回路８から密閉ケース１０の中間圧導入部１ｃを介して内部に導かれ、第１の圧縮機構部１２Ａから吐出される冷媒ガスと混合する。すなわち、密閉ケース１０内には中間圧の冷媒ガスが充満することとなり、この圧縮機１がケース内中間圧タイプと呼ばれる所以である。

密閉ケース１０内に充満する中間圧の冷媒ガスは、第２の圧縮機構部１２Ｂの吸込み室に導かれる。さらに、吸込み室から圧縮室１７ｂに吸込まれ、２段目（高段）圧縮される。所定の高圧に上昇したところで吐出室へ吐出され、吐出案内管を介して吐出部１ａから吐出冷媒管Ｐａへ導びかれる。
上記圧縮機１から吐出される高圧冷媒ガスは、凝縮器２に導かれて凝縮し、第１のキャピラリーチューブ３において１段目の減圧膨張をなし、第１の蒸発器４に導かれて第１の蒸発温度で蒸発する。そして、気液分離器５において気液分離され、底部に溜まった液分は第２のキャピラリーチューブ６に導かれて２段目の減圧膨張をなし、第２の蒸発器７に導かれて第２の蒸発温度で蒸発する。

第１の蒸発器４では冷媒を第１の蒸発温度で蒸発させ、第２の蒸発器７では冷媒を第１の蒸発温度よりも低い第２の蒸発温度で蒸発させる。上記第２の蒸発器１２Ｂにおいて第２の蒸発温度で蒸発した低温の冷媒ガスは、低圧吸込み冷媒管Ｐｂを介して圧縮機１の吸込み部１ｂから密閉ケース１０内に導かれ、上述の冷凍サイクルを繰り返す。
つぎに、本発明の主たる特徴として、上記圧縮機１での第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂの各圧縮室１７ａ，１７ｂにおける排除容積を、互いに異ならせることの理由の一例について詳述する。
結論から述べれば、第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂにおける排除容積を変えると、上記第１の蒸発器４の冷媒蒸発能力と、第２の蒸発器７の冷媒蒸発能力を異なることに対応できる。

図４は、図３に示した冷凍サイクルに対応するモリエル線図である。
上記圧縮機１から吐出されたガスＧは凝縮器２で凝縮し、そのあと第１のキャピラリーチューブ３で減圧膨張し、第１の蒸発器４に導かれて一部が蒸発する。この蒸発冷媒Ｇは、気液分離器５に導かれてガス分Ｇ３と液分Ｇ２に分離される。ガス分Ｇ３は、バイパス回路８を介して上記圧縮機１に導かれる。液分Ｇ２は、第２のキャピラリーチューブ６を介して第２の蒸発器７に導かれ、ここで蒸発Ｑ２したあと、圧縮機１に戻る。

特に、圧縮機１から吐出した冷媒量をＧ（Ｋｇ／ｈ）とし、第１の蒸発器４における出入り口のエンタルピ差をｈ１とすると、第１の蒸発器４で得られる能力Ｑ１は、 Ｑ１＝Ｇ＊ｈ１ となる。また、気液分離器５で分離された液分の冷媒量Ｇ２を、Ｇ２（＝Ｇ−Ｇ３）とし、第２の蒸発器７における出入り口のエンタルピ差をｈ２とすると、第２の蒸発器７で得られる能力Ｑ２は、 Ｑ２＝Ｇ２＊ｈ２ となる。
圧縮機１における第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積を第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積よりも大きく設定すると、冷凍サイクル全体の冷媒循環量Ｇが増えてＧ１となる。しかも、この状態で第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積は変化しないので、気液分離器５で分離された液分冷媒量Ｇ２は確保される。
第２の蒸発器７の能力Ｑ２を小さくしたい場合は、第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積を小さくする。また第１の蒸発器４の能力Ｑ１を増やしたい場合は、第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積を増やせばよい。逆に、第１の蒸発器４の能力Ｑ１を小さくしたい場合は、第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積を小さくする。

図５に模式的に示すように、密閉ケース１０内に中間圧の冷媒が充満するケース内中間圧タイプの圧縮機１であり、第１の圧縮機構部１２Ａにおける排除容積を第２の圧縮機構部１２Ｂにおける排除容積よりも大としている。そして、排除容積の小さい第２の圧縮機構部１２Ｂを構成するシリンダ１５ｂに排除容積決定用孔３０を設けて、実際に２段目の圧縮をなす圧縮室１７ｂの排除容積を設定している。
この場合、第２の圧縮機構部１２Ｂの吸込み部１ｂが密閉ケース１０の内部に開放されることになり、高い体積効率を保つことができるが、第１の圧縮機構部１２Ａの吸込み部は密閉ケース１０外部から直接的に冷媒管Ｐで繋ぐことになるため、配管の管路抵抗が大きくなり、第１の圧縮機構部１２Ａの吸込み脈動の影響を受けるため体積効率が低下する。

したがって、このときの排除容積を、 第１の圧縮機構部１２Ａ≧第２の圧縮機構部１２Ｂ と設定すると、それぞれの蒸発器５，７が所定の能力を得ることができる。
互いの圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂを構成するシリンダ１５ａ，１５ｂとピストン１６ａ，１６ｂ他の部品は全て同一形状寸法に設定して、製作管理の容易化を図るとともに、排除容積の差に見合った分の排除容積決定用孔３０を排除容積の小さい第２の圧縮機構部１２Ｂのシリンダ１５ｂに設けている。
設計的に排除容積の差分を決定し、その値に基づいて単純に孔３０を設けるだけでよいので、極めて容易に得られる。従来のように、多種のシリンダおよびピストンを用意する必要がなく、管理手間が少なくてすむ。

図６は、本実施の形態の変形例であり、ケース内低圧タイプの圧縮機１Ａに係る模式図である。
この圧縮機１Ａでは、第２の蒸発器７で蒸発した低圧冷媒を密閉ケース１０内に導いて充満させる。第１の圧縮機構部１２Ａのバルブカバー２１ａ内に形成される吸込み室は密閉ケース１０内と小孔を介して連通する。したがって、密閉ケース１０内に充満する低圧冷媒が第１の圧縮機構部１２Ａに導かれて圧縮され、ここから案内管を介して第２の圧縮機構部１２Ｂのバルブカバー２１ｂ内に形成される吸込み室に導かれる。
さらに、第２の圧縮機構部１２Ｂにおける吸込み室には上記気液分離器５で分離されたガス分がバイパス回路８を介して密閉ケース１０の中間圧導入部１ｃに導かれる。すなわち、第２の圧縮機構部１２Ｂの吸込み室に対して中間圧の冷媒が混合して導かれ圧縮室１７ｂにおいて圧縮される。

あるいは、別途、中間ボリュームを備えて、第１の圧縮機構部１２Ａの吐出室と第２の圧縮機構部１２Ｂの吸込み室と連通するとともに、上記中間圧導入部１ｃを介してバイパス回路８と連通するようにしてもよい。
第２の圧縮機構部１２Ｂにおけるバルブカバー２１ｂに形成される吐出室と吐出部１ａとは案内管を介して連通している。圧縮室１７ｂで圧縮された高圧の冷媒ガスが吐出部１ａから吐出冷媒管Ｐａに導びかれる。
このケース内低圧タイプの圧縮機１を備えた冷凍サイクルにおいても、第１の蒸発器４は冷媒を第１の蒸発温度で蒸発し、第２の蒸発器７は冷媒を第１の蒸発温度よりも低温の、第２の蒸発温度で蒸発するよう設定することは変りがない。ただし、ケース内低圧タイプの圧縮機１Ａでは、第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積を第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積よりも大きく設定する。

すなわち、往復動式の圧縮機１における圧縮原理から各圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂの運転振動が大きいため、密閉ケース１０外部の冷媒管を直接、密閉ケース１０を貫通して各圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂへ接続することは困難である。
そこで、各圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂで発生する振動が密閉ケース１０に伝達しないよう、各圧縮機構部１２Ａ，１２Ｂに接続する案内管を密閉ケース１０内部で長く引き回ししたあと密閉ケース１０に接続している。外部の冷媒管は上記案内管の接続部に挿入され、かつ一体に接続される。
この場合、密閉ケース１０内で引き回される案内管は疲労を避け信頼性を確保するため細径化する必要があるが、その反面、第２の圧縮機構部１２Ｂにおける吸込み抵抗が大になる要因となる。また、第２の圧縮機構部１２Ｂの吸込み側は、第１の圧縮機構部１２Ａと直接的に繋がっているため、吐出ガスの圧力脈動の影響を受け易い。そして、第２の圧縮機構部１２Ｂ自体の吸込み脈動もあり、この圧縮機構部１２Ｂの体積効率が低下する。

これに対して、第１の圧縮機構部１２Ａは吸込み室が密閉ケース１０内部に直接開放しているため、圧力脈動や管路抵抗を受けずにすみ、高い体積効率を保つことができる。したがって、この場合の排除容積は、 第２の圧縮機構部１２Ｂ≧第１の圧縮機構部１２Ａ とすると、それぞれの蒸発器４，７で所定の能力を得ることができる。
そして、第１の圧縮機構部１２Ａと第２の圧縮機構部１２Ｂともに同一のシリンダ１５ａ，１５ｂ等の構成部品を用いて組立てられることを前提として、排除容積の小さい方の第１の圧縮機構部１２Ａを構成するシリンダ１５ａに排除容積決定用孔３０を設けて、実際に１段目圧縮をなす圧縮室１７ａの排除容積を決定した。

以上述べたように、密閉ケース１０内に中間圧の冷媒ガスが充満するケース内中間圧タイプの圧縮機と、密閉ケース１０内に低圧の冷媒ガスが充満するケース内低圧タイプのいずれの圧縮機１，１Ａであっても、シリンダ１５ａ／１５ｂに排除容積決定用孔３０を設けて、実際の排除容積を減少させ、それぞれの蒸発器４，７の能力に合わせた排除容積を設定できる。
なお、上述の説明とは逆に、ケース内中間圧タイプの圧縮機１で第１の圧縮機構部１２Ａに排除容積決定用孔３０を設けることと、ケース内低圧タイプの圧縮機１Ａで第２の圧縮機構部１２ａに排除容積決定用孔３０を設けることはあり得ない。

すなわち、ケース内中間圧タイプの圧縮機１では、密閉ケース１０内には中間圧の冷媒ガスが充満しており、第１の圧縮機構部１２Ａのシリンダ１５ａに排除容積決定用孔３０を設けてしまうと、低圧側である圧縮室１７ａに中間圧の冷媒ガスが導入されて無駄な圧縮を行なうことになる。
同様に、ケース内低圧タイプの圧縮機１ａでは、密閉ケース１０内には低圧の冷媒ガスが充満しており、第２の圧縮機構部１２Ｂのシリンダ１５ｂに排除容積決定用孔３０を設けると、高圧側である圧縮室１７ｂから中間圧の冷媒ガスが導出されて所定の圧力に圧縮することが不可能になる。

なお、上記２つの実施例においては、低段側圧縮機構部である第１の圧縮機構部及び高段側圧縮機構部である第２の圧縮機構部のシリンダ内径（ピストン外径）及びピストンのストロークが同一のものについて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、第１の圧縮機構部及び第２の圧縮機構部のピストンのストロークは同一にするとともに、シリンダ内径を互いに異ならせ、シリンダ内径の大きい方のシリンダ、又は、シリンダ内径の小さい方のシリンダに貫通孔を設けても良い。

ところで、一般的に用いられる密閉型往復動圧縮機においては、図７（Ａ）に示すように、シリンダ１５の内径部に接触して往復移動するピストン１６の外周面に逃げ溝Ｎが設けられている。
なお説明すると、上記逃げ溝Ｎはピストン１６の端面から所定距離を存して設けられる凹部であって、図７（Ｂ）に示すようにシリンダ１５の内周面には逃げ溝Ｎに対応する逃げ溝面積ＮＳが形成される。この逃げ溝面積ＮＳは上記逃げ溝Ｎの軸方向に沿う長さ（すなわち、幅寸法）とピストン１６円周長さとの積となる。

上記ピストン１６の外周面に逃げ溝Ｎを設ける本来の目的は、ピストン１６ａ，１６ｂのシリンダ１５ａ，１５ｂに対する潤滑性の向上にある。ただし、性能上から言えばピストン１６ａ，１６ｂとシリンダ１５ａ，１５ｂとの間のシール性（漏れ損失）および摺動損失もその影響を受けるために、その設計如何によっては圧縮機の効率（ＣＯＰ）が大きく変化する。
一般的に、逃げ溝面積ＮＳが大きくなれば、漏れ損失は増大する一方で、摺動損失は減少する。摺動損失の減少量は逃げ溝面積の増加量に比例し、漏れ損失についてはある面積以上になると急激に増大すると考えられる。

また、漏れ損失は密閉ケース１０内の圧力とシリンダ１５ａ，１５ｂ内部の圧力との最大差圧の大小により大きく影響を受ける。したがって、密閉ケース１０内の圧力とそれぞれのシリンダ１５ａ，１５ｂ内部の圧力との最大差圧に対して効率上最適な逃げ溝面積ＮＳが、それぞれに存在することになる。
すなわち、先に説明した圧縮機１の低圧段側である第１の圧縮機構部１２Ａおよび高圧段側である第２の圧縮機構部１２Ｂのピストン外周面に設けられる逃げ溝Ｎの形状は、単に同形または相似形とすることはなく、それぞれの差圧に応じた効率上最適となる逃げ溝面積ＮＳとなるようにすることが望ましい。

図８に示すように、第１の圧縮機構部１２Ａを構成するピストン１６ａに逃げ溝Ｎａが設けられ、第２の圧縮機構部１２Ｂを構成するピストン１６ｂに逃げ溝Ｎｂが設けられている。
そして、上記第１の圧縮機構部１２Ａのピストン１６ａに設けた逃げ溝Ｎａに対する逃げ溝面積をＮＳ１、第２の圧縮機構部１２Ｂのピストン１６ｂに設けた逃げ溝Ｎｂに対する逃げ溝面積をＮＳ２としたとき、互いの逃げ溝面積ＮＳ１とＮＳ２を異ならせて設定したことを特徴としている。

具体的には、上述したようにケース内中間圧タイプの圧縮機１において、第１の圧縮機構部１２Ａのピストン１６ａ外径をφＤ１、第２の圧縮機構部１２Ｂのピストン１６ｂ外径をφＤｈとし、圧縮機１が搭載される冷凍サイクルの標準運転圧力について、第１の圧縮機構部１２Ａの吸込み圧力をＰ１、第１の圧縮機構部１２Ａの吐出圧（すなわち、中間圧）をＰ２、第２の圧縮機構部１２Ｂの吐出圧Ｐ３としたとき、
（１） Ｐ３−Ｐ２＞Ｐ２−Ｐ１ の冷凍サイクルに搭載される場合は、
ＮＳ１ ＞ ＮＳ２＊φＤ１／φＤ２
（２） Ｐ３−Ｐ２＜Ｐ２−Ｐ１ の冷凍サイクルに搭載される場合は、
ＮＳ１ ＜ ＮＳ２＊φＤ１／φＤ２
としたことを特徴としている。

一般的には、（１）で示した冷凍サイクルが用いられるが、このサイクルにおいては低圧段である第１の圧縮機構部１２Ａの差圧が高圧段である第２の圧縮機構部１２Ｂの差圧より小さい状態で運転される。
このとき、図９および図１０に示すように、差圧の小さい方（第１の圧縮機構部１２Ａ側）が差圧の大きい方（第２の圧縮機構部１２Ｂ側）よりも効率上の逃げ溝面積ＮＳが大きくなる。
すなわち、低圧段側である第１の圧縮機構部１２Ａの逃げ溝面積ＮＳ１を高圧段側である第２の圧縮機構部１２Ｂの逃げ溝面積ＮＳ２よりも大きく設定することで効率向上を図ることができる。
先に説明した（２）の冷凍サイクルは稀であるが、この場合は同じ理由により上記関係を逆にすることで最大効率を確保することができる。

以上は、先に説明したように第１の圧縮機構部１２Ａの排除容積と、第２の圧縮機構部１２Ｂの排除容積とを互いに異ならせ、かついずれか排除容積の小さい方の圧縮機構部１２Ａ／１２Ｂのシリンダ１５ａ，１５ｂに、排除容積を減少させるための排除容積決定用孔３０を設ける構成の圧縮機１，１Ａに適用されることは言うまでもない。
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるとともに、上述した実施の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。

本発明の実施の形態に係わる、密閉型往復動圧縮機の縦断面図。 同実施の形態に係わる、密閉型往復動圧縮機の圧縮機部の縦断面図。 同実施の形態に係わる、冷凍サイクル構成図。 同実施の形態に係わる、モリエル線図。 同実施の形態に係わる、ケース内中間圧タイプの冷媒の流れを模式的に示す図。 同実施の形態における変形例に係わる、ケース内低圧タイプの冷媒の流れを模式的に示す図。 同実施の形態におけるさらに異なる変形例に係わる、ピストン逃げ溝を説明する図。 同変形例に係わる、圧縮機部要部の横断平面図。 同変形例に係わる、ピストン逃げ溝面積と損失の特性図。 同変形例に係わる、ピストン逃げ溝面積と合計損失の特性図。

符号の説明

Ｐｂ…低圧冷媒吸込み管、Ｐｃ…中間圧冷媒吸込み管、Ｐａ…吐出冷媒管、１０…密閉ケース、１３…電動機部、１２Ａ…第１の圧縮機構部（低段側圧縮機構部）、１２Ｂ…第２の圧縮機構部（高段側圧縮機構部）、１…密閉型往復動圧縮機、１５ａ，１５ｂ…シリンダ、３０…排除容積決定用孔、１６ａ，１６ｂ…ピストン、Ｎａ，Ｎｂ…逃げ溝、２…凝縮器、４…第１の蒸発器、７…第２の蒸発器。

Claims (3)

1. 低圧冷媒吸込み管と、中間圧冷媒吸込み管と、吐出冷媒管が接続される密閉ケース内に、電動機部によって駆動される低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部を収容し、
   上記低圧冷媒吸込み管から低圧冷媒を低段側圧縮機構部が吸込んで圧縮した冷媒および中間圧冷媒吸込み管から導かれる中間圧冷媒を高段側圧縮機構部が吸込んで圧縮し、上記吐出冷媒管から吐出する密閉型往復動圧縮機において、
   上記低段側圧縮機構部及び高段側圧縮機構部の何れか一方の圧縮機構部のシリンダに排除容積を減少させるための貫通孔を設けることを特徴とする密閉型往復動圧縮機。
2. 上記低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部を構成するそれぞれのピストンの外周面に逃げ溝を設け、上記密閉ケース内の圧力とシリンダ内部の圧力との最大差圧の小さい圧縮機構部における上記逃げ溝の面積を、上記密閉ケース内の圧力とシリンダ内部の圧力との最大差圧の大きい圧縮機構部における上記逃げ溝の面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。
3. 請求項１および請求項２のいずれかに記載の密閉型往復動圧縮機と、上記密閉型往復動圧縮機に吐出冷媒管を介して接続される凝縮器と、上記密閉型往復動圧縮機に中間圧冷媒吸込み管を介して接続される第１の蒸発器と、上記密閉型往復動圧縮機に低圧冷媒吸込み管を介して接続され上記第１の蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも低い冷媒蒸発圧力に設定される第２の蒸発器と
   を具備することを特徴とする冷凍サイクル装置。

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