JP2016102641A - 圧縮機、および、それを用いた空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】性能を最適化し、必要になる潤滑油の量を減少させる圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機３０は、空気調和機用のものである。圧縮機３０は、密閉容器３１０と、モータ３２０と、クランク軸３３０と、流体圧縮機構３４０と、潤滑油貯留部３５０と、を備える。モータ３２０は、密閉容器３１０の内側に設けられる。クランク軸３３０は、モータ３２０によって回転させられる。流体圧縮機構３４０は、クランク軸３３０の回転によって駆動される。潤滑油貯留部３５０は、密閉容器３１０の内側に設けられる。空気調和機１の暖房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、空気調和機の冷房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。【選択図】図２
Description
本発明は、圧縮機、および、それを用いた空気調和機に関する。
空気調和機には、圧縮機が搭載される。特許文献１（特開２０１４−１２９７６１号公報）は、空気調和機に搭載されるロータリ圧縮機の一例を開示している。
日本で使用される空気調和機の多くは、冷房機能と暖房機能の両方を有する。通常、圧縮機の回転速度は、暖房運転時においては冷房運転時よりも大きくなる。圧縮機の回転速度が高ければ、圧縮機が必要とする潤滑油の量も増加する傾向がある。
温暖な国々において空気調和機の暖房機能は、一年のうちの限られた時期にしか必要とされないことがある。その場合に必要とされる暖房能力も、日本で要求される水準より低いことが多い。
したがって、日本国内向けの空気調和機用に製造された圧縮機は、これらの国々に向けた空気調和機に搭載するには、不必要なまでに高い回転性能を有していることがある。
本発明の課題は、冷房機能および低水準の暖房機能を有する空気調和機において、圧縮機の性能を最適化し、必要になる潤滑油の量を減少させることである。
本発明の第１観点に係る圧縮機は、空気調和機用のものである。圧縮機は、密閉容器と、モータと、クランク軸と、流体圧縮機構と、潤滑油貯留部と、を備える。モータは、密閉容器の内側に設けられる。クランク軸は、モータによって回転させられる。流体圧縮機構は、クランク軸の回転によって駆動される。潤滑油貯留部は、密閉容器の内側に設けられる。空気調和機の暖房運転時におけるクランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、空気調和機の冷房運転時におけるクランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時における最高回転速度ＲHmaxは、冷房運転時における最高回転速度ＲCmax以下である。したがって、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められない。その結果、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が５０％以下しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第３観点に係る圧縮機は、第２観点に係る圧縮機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が３０〜５０％の範囲しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
本発明の第４観点に係る空気調和機は、冷媒回路と、圧縮機と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器と、を備える。冷媒回路は、冷媒を循環させる。圧縮機は、冷媒回路に設けられ、冷媒を圧縮する。室外熱交換器は、冷媒回路に設けられ、冷媒と外気との間で熱交換をさせる。減圧装置は、冷媒回路に設けられ、冷媒を減圧する。室内熱交換器は、冷媒回路に設けられ、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせる。空気調和機の冷房運転時には、室外熱交換器が冷媒を凝縮させる凝縮機として機能するとともに、室内熱交換器が冷媒を蒸発させる蒸発機として機能する。空気調和機の暖房運転時には、室外熱交換器が冷媒を蒸発させる蒸発機として機能するとともに、室内熱交換器が冷媒を凝縮させる凝縮機として機能する。圧縮機は、密閉容器と、モータと、クランク軸と、流体圧縮機構と、潤滑油貯留部と、を有する。モータは、密閉容器の内側に設けられる。クランク軸は、モータによって回転させられる。流体圧縮機構は、クランク軸の回転によって駆動される。潤滑油貯留部は、密閉容器の内側に設けられる。暖房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、前記冷房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時における最高回転速度ＲHmaxは、冷房運転時における最高回転速度ＲCmax以下である。したがって、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められない。その結果、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第５観点に係る空気調和機は、第４観点に係る空気調和機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が５０％以下しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第６観点に係る空気調和機は、第５観点に係る空気調和機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が３０〜５０％の範囲しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
本発明の第１観点に係る圧縮機によれば、必要な潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第２観点および第３観点に係る圧縮機によれば、使用される電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第４観点に係る空気調和機によれば、必要な潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第５観点および第６観点に係る空気調和機によれば、使用される電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
以下、本発明に係る圧縮機および空気調和装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
（１）全体構成
図１は、空気調和機１の冷媒回路１０を示す。
図１は、空気調和機１の冷媒回路１０を示す。
空気調和機１は、温暖な国々において使用されることが想定されている。したがって、空気調和機１は、一年のうちの限られた時期にしか必要とされない可能性が高い。また、空気調和機１が要求される暖房能力も、日本で要求される水準より低い。
冷媒回路１０は、室外ユニット２、室内ユニット３、および、冷媒連絡配管４を有する。室外ユニット２と室内ユニット３とは冷媒連絡配管４で接続されている。
（２）詳細構成
（２−１）室外ユニット２
室外ユニット２には、アキュームレータ２０、圧縮機３０、室外熱交換器４０、室外ファン４１、減圧装置５０、四路切換弁７０が設置されている。
（２−１）室外ユニット２
室外ユニット２には、アキュームレータ２０、圧縮機３０、室外熱交換器４０、室外ファン４１、減圧装置５０、四路切換弁７０が設置されている。
（２−１−１）アキュームレータ２０
アキュームレータ２０は、四路切換弁７０に接続された冷媒入口２１０と、圧縮機３０の吸入管３７０に接続された冷媒出口２２０とを有する。冷媒入口２１０から導入された気液２相状態にある冷媒は、液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒から分離された気体冷媒は、冷媒出口２２０から排出される。
アキュームレータ２０は、四路切換弁７０に接続された冷媒入口２１０と、圧縮機３０の吸入管３７０に接続された冷媒出口２２０とを有する。冷媒入口２１０から導入された気液２相状態にある冷媒は、液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒から分離された気体冷媒は、冷媒出口２２０から排出される。
なお、アキュームレータ２０は、必ずしも設けなくとも良い。
（２−１−２）圧縮機３０
圧縮機３０は、低圧の気体冷媒を圧縮して、高圧の気体冷媒を排出するためのものである。圧縮機３０の詳細な構成は、「（３）圧縮機３０の詳細構成」で後述する。
圧縮機３０は、低圧の気体冷媒を圧縮して、高圧の気体冷媒を排出するためのものである。圧縮機３０の詳細な構成は、「（３）圧縮機３０の詳細構成」で後述する。
（２−１−３）室外熱交換器４０
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との間で熱交換をさせるためのものである。
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との間で熱交換をさせるためのものである。
空気調和機１の冷房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を外気へと放出させる。一方、空気調和機１の暖房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、外気の熱を冷媒に吸収させる。
（２−１−４）室外ファン４１
室外ファン４１は、室外熱交換器４０の熱交換を促進する。
室外ファン４１は、室外熱交換器４０の熱交換を促進する。
（２−１−５）減圧装置５０
減圧装置５０は、冷媒の圧力を減少させるためのものである。減圧装置５０は、例えば膨張弁からなる。
減圧装置５０は、冷媒の圧力を減少させるためのものである。減圧装置５０は、例えば膨張弁からなる。
（２−１−６）四路切換弁７０
四路切換弁７０は、空気調和機１の暖房運転と冷房運転を切り替えるものである。
四路切換弁７０は、空気調和機１の暖房運転と冷房運転を切り替えるものである。
冷房運転時には、四路切換弁７０は、図１の実線で示すように、圧縮機３０の吐出管３８０を室外熱交換器４０に接続するともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室内熱交換器６０に接続する。
暖房運転時には、四路切換弁７０は、図１の破線で示すように、圧縮機３０の吐出管３８０を室内熱交換器６０に接続するともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室外熱交換器４０に接続する。
（２−２）室内ユニット
室内ユニット３には、室内熱交換器６０および室内ファン６１が設置されている。
室内ユニット３には、室内熱交換器６０および室内ファン６１が設置されている。
（２−２−１）室内熱交換器６０
室外熱交換器４０は、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせるためのものである。
室外熱交換器４０は、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせるためのものである。
空気調和機１の冷房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、室内空気の熱を冷媒に吸収させる。一方、空気調和機１の暖房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を室内空気へと放出させる。
（２−２−２）室内ファン６１
室内ファン６１は、室内熱交換器６０の熱交換を促進する。
室内ファン６１は、室内熱交換器６０の熱交換を促進する。
（２−３）冷媒連絡配管４
冷媒連絡配管４は、ガス冷媒連絡配管８１と、液冷媒連絡配管８２を含む。
冷媒連絡配管４は、ガス冷媒連絡配管８１と、液冷媒連絡配管８２を含む。
（３）圧縮機３０の詳細構成
（３−１）圧縮機３０の全体構成
図２は、圧縮機３０の内部構造を示す。本実施形態における圧縮機３０は、ロータリ型圧縮機である。
（３−１）圧縮機３０の全体構成
図２は、圧縮機３０の内部構造を示す。本実施形態における圧縮機３０は、ロータリ型圧縮機である。
圧縮機３０は、密閉容器３１０と、モータ３２０と、クランク軸３３０と、流体圧縮機構３４０と、潤滑油貯留部３５０と、第１軸受部材３６１と、第２軸受部材３６２と、吸入管３７０と、吐出管３８０と、を有する。
（３−２）密閉容器３１０
密閉容器３１０は、各種部品を収容する。
密閉容器３１０は、各種部品を収容する。
（３−３）モータ３２０
モータ３２０は、ステータ３２１およびロータ３２２を有する。ステータ３２１は密閉容器３１０に固定されている。ロータ３２２は、ステータ３２１と磁気的に相互作用することにより回転軸心ＲＡを中心として回転する。
モータ３２０は、ステータ３２１およびロータ３２２を有する。ステータ３２１は密閉容器３１０に固定されている。ロータ３２２は、ステータ３２１と磁気的に相互作用することにより回転軸心ＲＡを中心として回転する。
（３−４）クランク軸３３０、第１軸受部材３６１、第２軸受部材３６２
クランク軸３３０は、ロータ３２２に固定されている。さらに、クランク軸３３０は、第１軸受部材３６１および第２軸受部材３６２によって、回転軸心ＲＡを中心として回転できるように支持されている。クランク軸３３０は偏心部３３１を有している。
クランク軸３３０は、ロータ３２２に固定されている。さらに、クランク軸３３０は、第１軸受部材３６１および第２軸受部材３６２によって、回転軸心ＲＡを中心として回転できるように支持されている。クランク軸３３０は偏心部３３１を有している。
（３−５）流体圧縮機構３４０
流体圧縮機構３４０は、シリンダ３４１とピストン３４２を有する。シリンダ３４１は密閉容器３１０に固定されている。ピストン３４２は、クランク軸３３０の偏心部３３１に設置されている。ロータ３２２の回転は、クランク軸３３０の偏心部３３１を介して、ピストン３４２を公転させる。ピストン３４２とシリンダ３４１で規定される圧縮室３４３の容積が、クランク軸３３０の回転によって変動することにより、シリンダ３４１の中の気体冷媒が圧縮される。
流体圧縮機構３４０は、シリンダ３４１とピストン３４２を有する。シリンダ３４１は密閉容器３１０に固定されている。ピストン３４２は、クランク軸３３０の偏心部３３１に設置されている。ロータ３２２の回転は、クランク軸３３０の偏心部３３１を介して、ピストン３４２を公転させる。ピストン３４２とシリンダ３４１で規定される圧縮室３４３の容積が、クランク軸３３０の回転によって変動することにより、シリンダ３４１の中の気体冷媒が圧縮される。
（３−６）潤滑油貯留部３５０
密閉容器３１０の下部には、潤滑油貯留部３５０が設けられている。潤滑油貯留部３５０には、流体圧縮機構３４０を潤滑するための潤滑油が貯留されている。潤滑油を潤滑油貯留部３５０から流体圧縮機構３４０へ供給する動作は、公知の方法により行われる。
密閉容器３１０の下部には、潤滑油貯留部３５０が設けられている。潤滑油貯留部３５０には、流体圧縮機構３４０を潤滑するための潤滑油が貯留されている。潤滑油を潤滑油貯留部３５０から流体圧縮機構３４０へ供給する動作は、公知の方法により行われる。
（３−７）吸入管３７０、吐出管３８０
気体冷媒は、吸入管３７０から密閉容器３１０の中へ入り、その後、流体圧縮機構３４０の圧縮室３４３で圧縮される。圧縮された気体冷媒は、モータ３２０のステータ３２１とロータ３２２の間のギャップ等を通過して、密閉容器３１０の上方に設置された吐出管３８０から排出される。
気体冷媒は、吸入管３７０から密閉容器３１０の中へ入り、その後、流体圧縮機構３４０の圧縮室３４３で圧縮される。圧縮された気体冷媒は、モータ３２０のステータ３２１とロータ３２２の間のギャップ等を通過して、密閉容器３１０の上方に設置された吐出管３８０から排出される。
（４）特徴
（４−１）クランク軸３３０の最高回転速度
圧縮機３０が冷媒の圧縮動作を行う際、クランク軸３３０は回転する。圧縮動作の間、クランク軸３３０の回転速度、すなわち、単位時間あたりの回転数は変動する。変動する回転速度の最大値を、本出願では最高回転速度と呼ぶ。
（４−１）クランク軸３３０の最高回転速度
圧縮機３０が冷媒の圧縮動作を行う際、クランク軸３３０は回転する。圧縮動作の間、クランク軸３３０の回転速度、すなわち、単位時間あたりの回転数は変動する。変動する回転速度の最大値を、本出願では最高回転速度と呼ぶ。
（４−２）冷房運転および暖房運転における最高回転速度
最高回転速度は、空気調和機１の暖房運転時と冷房運転時においては異なる。以下では、空気調和機１の暖房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲHmax［回転／秒］、空気調和機１の冷房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲCmax［回転／秒］とする。
最高回転速度は、空気調和機１の暖房運転時と冷房運転時においては異なる。以下では、空気調和機１の暖房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲHmax［回転／秒］、空気調和機１の冷房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲCmax［回転／秒］とする。
日本向けの空気調和機においては、高い暖房能力を発揮できるように、通常、ＲHmaxはＲCmaxよりも大きな値になるよう設定されている。
これに対し、本発明に係る空気調和機１および圧縮機３０においては、
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するように設定されている。
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するように設定されている。
この構成によれば、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められないので、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。ひいては、空気調和機１または圧縮機３０が年間を通して必要とする潤滑油の量を低減できる。
空気調和機１は、温暖な国々において使用されることが想定されているので、この水準の暖房能力でも実用に耐えうると考えられる。
（４−３）暖房運転における最高回転速度ＲHmaxの下限
好ましくは、ＲHmaxにさらに下限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するようにしてもよい。
好ましくは、ＲHmaxにさらに下限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するようにしてもよい。
この構成によれば、冷房運転時の最高回転速度ＲCmaxと暖房運転時の最高回転速度ＲHmaxが２０％以下しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
（４−４）暖房運転における最高回転速度ＲHmaxの上限
より好ましくは、ＲHmaxにさらに上限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立するようにしてもよい。
より好ましくは、ＲHmaxにさらに上限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立するようにしてもよい。
この構成によれば、冷房運転時の最高回転速度ＲCmaxと暖房運転時の最高回転速度ＲHmaxが３０〜５０％の範囲しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
１ 空気調和機
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
４ 冷媒連絡配管
１０ 冷媒回路
２０ アキュームレータ
３０ 圧縮機
４０ 室外熱交換器
４１ 室外ファン
５０ 減圧装置
６０ 室内熱交換器
６１ 室内ファン
７０ 四路切り替え弁
８１ ガス冷媒連絡配管
８２ 液冷媒連絡配管
２１０ 冷媒入口
２２０ 冷媒出口
３１０ 密閉容器
３２０ モータ
３２１ ステータ
３２２ ロータ
３３０ クランク軸
３３１ 偏心部
３４０ 流体圧縮機構
３４１ シリンダ
３４２ ピストン
３４３ 圧縮室
３５０ 潤滑油貯留部
３６１ 第１軸受部材
３６２ 第２軸受部材
３７０ 吸入管
３８０ 吐出管
ＲＡ 回転軸心
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
４ 冷媒連絡配管
１０ 冷媒回路
２０ アキュームレータ
３０ 圧縮機
４０ 室外熱交換器
４１ 室外ファン
５０ 減圧装置
６０ 室内熱交換器
６１ 室内ファン
７０ 四路切り替え弁
８１ ガス冷媒連絡配管
８２ 液冷媒連絡配管
２１０ 冷媒入口
２２０ 冷媒出口
３１０ 密閉容器
３２０ モータ
３２１ ステータ
３２２ ロータ
３３０ クランク軸
３３１ 偏心部
３４０ 流体圧縮機構
３４１ シリンダ
３４２ ピストン
３４３ 圧縮室
３５０ 潤滑油貯留部
３６１ 第１軸受部材
３６２ 第２軸受部材
３７０ 吸入管
３８０ 吐出管
ＲＡ 回転軸心
本発明は、圧縮機、および、それを用いた空気調和機に関する。
空気調和機には、圧縮機が搭載される。特許文献１（特開２０１４−１２９７６１号公報）は、空気調和機に搭載されるロータリ圧縮機の一例を開示している。
日本で使用される空気調和機の多くは、冷房機能と暖房機能の両方を有する。通常、圧縮機の回転速度は、暖房運転時においては冷房運転時よりも大きくなる。圧縮機の回転速度が高ければ、圧縮機が必要とする潤滑油の量も増加する傾向がある。
温暖な国々において空気調和機の暖房機能は、一年のうちの限られた時期にしか必要とされないことがある。その場合に必要とされる暖房能力も、日本で要求される水準より低いことが多い。
したがって、日本国内向けの空気調和機用に製造された圧縮機は、これらの国々に向けた空気調和機に搭載するには、不必要なまでに高い回転性能を有していることがある。
本発明の課題は、冷房機能および低水準の暖房機能を有する空気調和機において、圧縮機の性能を最適化し、必要になる潤滑油の量を減少させることである。
本発明の第１観点に係る圧縮機は、空気調和機用のものである。圧縮機は、密閉容器と、モータと、クランク軸と、流体圧縮機構と、潤滑油貯留部と、を備える。モータは、密閉容器の内側に設けられる。クランク軸は、モータによって回転させられる。流体圧縮機構は、クランク軸の回転によって駆動される。潤滑油貯留部は、密閉容器の内側に設けられる。空気調和機の暖房運転時におけるクランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、空気調和機の冷房運転時におけるクランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時における最高回転速度ＲHmaxは、冷房運転時における最高回転速度ＲCmax以下である。したがって、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められない。その結果、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時の最高回転速度は、冷房運転時の最高回転速度の５０％〜１００％の範囲であり（すなわち、０．５≦Ｒ Hmax ／Ｒ Cmax ≦１．０）、両者の値はある程度近接しているので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第３観点に係る圧縮機は、第２観点に係る圧縮機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時の最高回転速度Ｒ Hmax は、冷房運転時の最高回転速度Ｒ Cmax の５０％〜７０％の範囲であり（すなわち、０．５≦Ｒ Hmax ／Ｒ Cmax ≦０．７）、両者の値はある程度近接しているので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
本発明の第４観点に係る空気調和機は、冷媒回路と、圧縮機と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器と、を備える。冷媒回路は、冷媒を循環させる。圧縮機は、冷媒回路に設けられ、冷媒を圧縮する。室外熱交換器は、冷媒回路に設けられ、冷媒と外気との間で熱交換をさせる。減圧装置は、冷媒回路に設けられ、冷媒を減圧する。室内熱交換器は、冷媒回路に設けられ、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせる。空気調和機の冷房運転時には、室外熱交換器が冷媒を凝縮させる凝縮機として機能するとともに、室内熱交換器が冷媒を蒸発させる蒸発機として機能する。空気調和機の暖房運転時には、室外熱交換器が冷媒を蒸発させる蒸発機として機能するとともに、室内熱交換器が冷媒を凝縮させる凝縮機として機能する。圧縮機は、密閉容器と、モータと、クランク軸と、流体圧縮機構と、潤滑油貯留部と、を有する。モータは、密閉容器の内側に設けられる。クランク軸は、モータによって回転させられる。流体圧縮機構は、クランク軸の回転によって駆動される。潤滑油貯留部は、密閉容器の内側に設けられる。暖房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、前記冷房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、暖房運転時における最高回転速度ＲHmaxは、冷房運転時における最高回転速度ＲCmax以下である。したがって、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められない。その結果、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第５観点に係る空気調和機は、第４観点に係る空気調和機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が５０％以下しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第６観点に係る空気調和機は、第５観点に係る空気調和機において、（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）、の関係が成立する。
この構成によれば、冷房運転時と暖房運転時において、最高回転速度が３０〜５０％の範囲しか違わないので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
本発明の第１観点に係る圧縮機によれば、必要な潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第２観点および第３観点に係る圧縮機によれば、使用される電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
本発明の第４観点に係る空気調和機によれば、必要な潤滑油の量を抑制できる。
本発明の第５観点および第６観点に係る空気調和機によれば、使用される電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
以下、本発明に係る圧縮機および空気調和装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
（１）全体構成
図１は、空気調和機１の冷媒回路１０を示す。
図１は、空気調和機１の冷媒回路１０を示す。
空気調和機１は、温暖な国々において使用されることが想定されている。したがって、空気調和機１は、一年のうちの限られた時期にしか必要とされない可能性が高い。また、空気調和機１が要求される暖房能力も、日本で要求される水準より低い。
冷媒回路１０は、室外ユニット２、室内ユニット３、および、冷媒連絡配管４を有する。室外ユニット２と室内ユニット３とは冷媒連絡配管４で接続されている。
（２）詳細構成
（２−１）室外ユニット２
室外ユニット２には、アキュームレータ２０、圧縮機３０、室外熱交換器４０、室外ファン４１、減圧装置５０、四路切換弁７０が設置されている。
（２−１）室外ユニット２
室外ユニット２には、アキュームレータ２０、圧縮機３０、室外熱交換器４０、室外ファン４１、減圧装置５０、四路切換弁７０が設置されている。
（２−１−１）アキュームレータ２０
アキュームレータ２０は、四路切換弁７０に接続された冷媒入口２１０と、圧縮機３０の吸入管３７０に接続された冷媒出口２２０とを有する。冷媒入口２１０から導入された気液２相状態にある冷媒は、液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒から分離された気体冷媒は、冷媒出口２２０から排出される。
アキュームレータ２０は、四路切換弁７０に接続された冷媒入口２１０と、圧縮機３０の吸入管３７０に接続された冷媒出口２２０とを有する。冷媒入口２１０から導入された気液２相状態にある冷媒は、液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒から分離された気体冷媒は、冷媒出口２２０から排出される。
なお、アキュームレータ２０は、必ずしも設けなくとも良い。
（２−１−２）圧縮機３０
圧縮機３０は、低圧の気体冷媒を圧縮して、高圧の気体冷媒を排出するためのものである。圧縮機３０の詳細な構成は、「（３）圧縮機３０の詳細構成」で後述する。
圧縮機３０は、低圧の気体冷媒を圧縮して、高圧の気体冷媒を排出するためのものである。圧縮機３０の詳細な構成は、「（３）圧縮機３０の詳細構成」で後述する。
（２−１−３）室外熱交換器４０
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との間で熱交換をさせるためのものである。
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との間で熱交換をさせるためのものである。
空気調和機１の冷房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を外気へと放出させる。一方、空気調和機１の暖房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、外気の熱を冷媒に吸収させる。
（２−１−４）室外ファン４１
室外ファン４１は、室外熱交換器４０の熱交換を促進する。
室外ファン４１は、室外熱交換器４０の熱交換を促進する。
（２−１−５）減圧装置５０
減圧装置５０は、冷媒の圧力を減少させるためのものである。減圧装置５０は、例えば膨張弁からなる。
減圧装置５０は、冷媒の圧力を減少させるためのものである。減圧装置５０は、例えば膨張弁からなる。
（２−１−６）四路切換弁７０
四路切換弁７０は、空気調和機１の暖房運転と冷房運転を切り替えるものである。
四路切換弁７０は、空気調和機１の暖房運転と冷房運転を切り替えるものである。
冷房運転時には、四路切換弁７０は、図１の実線で示すように、圧縮機３０の吐出管３８０を室外熱交換器４０に接続するともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室内熱交換器６０に接続する。
暖房運転時には、四路切換弁７０は、図１の破線で示すように、圧縮機３０の吐出管３８０を室内熱交換器６０に接続するともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室外熱交換器４０に接続する。
（２−２）室内ユニット
室内ユニット３には、室内熱交換器６０および室内ファン６１が設置されている。
室内ユニット３には、室内熱交換器６０および室内ファン６１が設置されている。
（２−２−１）室内熱交換器６０
室内熱交換器６０は、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせるためのものである。
室内熱交換器６０は、冷媒と室内空気との間で熱交換をさせるためのものである。
空気調和機１の冷房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、室内空気の熱を冷媒に吸収させる。一方、空気調和機１の暖房運転時には、室外熱交換器４０は冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を室内空気へと放出させる。
（２−２−２）室内ファン６１
室内ファン６１は、室内熱交換器６０の熱交換を促進する。
室内ファン６１は、室内熱交換器６０の熱交換を促進する。
（２−３）冷媒連絡配管４
冷媒連絡配管４は、ガス冷媒連絡配管８１と、液冷媒連絡配管８２を含む。
冷媒連絡配管４は、ガス冷媒連絡配管８１と、液冷媒連絡配管８２を含む。
（３）圧縮機３０の詳細構成
（３−１）圧縮機３０の全体構成
図２は、圧縮機３０の内部構造を示す。本実施形態における圧縮機３０は、ロータリ型圧縮機である。
（３−１）圧縮機３０の全体構成
図２は、圧縮機３０の内部構造を示す。本実施形態における圧縮機３０は、ロータリ型圧縮機である。
圧縮機３０は、密閉容器３１０と、モータ３２０と、クランク軸３３０と、流体圧縮機構３４０と、潤滑油貯留部３５０と、第１軸受部材３６１と、第２軸受部材３６２と、吸入管３７０と、吐出管３８０と、を有する。
（３−２）密閉容器３１０
密閉容器３１０は、各種部品を収容する。
密閉容器３１０は、各種部品を収容する。
（３−３）モータ３２０
モータ３２０は、ステータ３２１およびロータ３２２を有する。ステータ３２１は密閉容器３１０に固定されている。ロータ３２２は、ステータ３２１と磁気的に相互作用することにより回転軸心ＲＡを中心として回転する。
モータ３２０は、ステータ３２１およびロータ３２２を有する。ステータ３２１は密閉容器３１０に固定されている。ロータ３２２は、ステータ３２１と磁気的に相互作用することにより回転軸心ＲＡを中心として回転する。
（３−４）クランク軸３３０、第１軸受部材３６１、第２軸受部材３６２
クランク軸３３０は、ロータ３２２に固定されている。さらに、クランク軸３３０は、第１軸受部材３６１および第２軸受部材３６２によって、回転軸心ＲＡを中心として回転できるように支持されている。クランク軸３３０は偏心部３３１を有している。
クランク軸３３０は、ロータ３２２に固定されている。さらに、クランク軸３３０は、第１軸受部材３６１および第２軸受部材３６２によって、回転軸心ＲＡを中心として回転できるように支持されている。クランク軸３３０は偏心部３３１を有している。
（３−５）流体圧縮機構３４０
流体圧縮機構３４０は、シリンダ３４１とピストン３４２を有する。シリンダ３４１は密閉容器３１０に固定されている。ピストン３４２は、クランク軸３３０の偏心部３３１に設置されている。ロータ３２２の回転は、クランク軸３３０の偏心部３３１を介して、ピストン３４２を公転させる。ピストン３４２とシリンダ３４１で規定される圧縮室３４３の容積が、クランク軸３３０の回転によって変動することにより、シリンダ３４１の中の気体冷媒が圧縮される。
流体圧縮機構３４０は、シリンダ３４１とピストン３４２を有する。シリンダ３４１は密閉容器３１０に固定されている。ピストン３４２は、クランク軸３３０の偏心部３３１に設置されている。ロータ３２２の回転は、クランク軸３３０の偏心部３３１を介して、ピストン３４２を公転させる。ピストン３４２とシリンダ３４１で規定される圧縮室３４３の容積が、クランク軸３３０の回転によって変動することにより、シリンダ３４１の中の気体冷媒が圧縮される。
（３−６）潤滑油貯留部３５０
密閉容器３１０の下部には、潤滑油貯留部３５０が設けられている。潤滑油貯留部３５０には、流体圧縮機構３４０を潤滑するための潤滑油が貯留されている。潤滑油を潤滑油貯留部３５０から流体圧縮機構３４０へ供給する動作は、公知の方法により行われる。
密閉容器３１０の下部には、潤滑油貯留部３５０が設けられている。潤滑油貯留部３５０には、流体圧縮機構３４０を潤滑するための潤滑油が貯留されている。潤滑油を潤滑油貯留部３５０から流体圧縮機構３４０へ供給する動作は、公知の方法により行われる。
（３−７）吸入管３７０、吐出管３８０
気体冷媒は、吸入管３７０から密閉容器３１０の中へ入り、その後、流体圧縮機構３４０の圧縮室３４３で圧縮される。圧縮された気体冷媒は、モータ３２０のステータ３２１とロータ３２２の間のギャップ等を通過して、密閉容器３１０の上方に設置された吐出管３８０から排出される。
気体冷媒は、吸入管３７０から密閉容器３１０の中へ入り、その後、流体圧縮機構３４０の圧縮室３４３で圧縮される。圧縮された気体冷媒は、モータ３２０のステータ３２１とロータ３２２の間のギャップ等を通過して、密閉容器３１０の上方に設置された吐出管３８０から排出される。
（４）特徴
（４−１）クランク軸３３０の最高回転速度
圧縮機３０が冷媒の圧縮動作を行う際、クランク軸３３０は回転する。圧縮動作の間、クランク軸３３０の回転速度、すなわち、単位時間あたりの回転数は変動する。変動する回転速度の最大値を、本出願では最高回転速度と呼ぶ。
（４−１）クランク軸３３０の最高回転速度
圧縮機３０が冷媒の圧縮動作を行う際、クランク軸３３０は回転する。圧縮動作の間、クランク軸３３０の回転速度、すなわち、単位時間あたりの回転数は変動する。変動する回転速度の最大値を、本出願では最高回転速度と呼ぶ。
（４−２）冷房運転および暖房運転における最高回転速度
最高回転速度は、空気調和機１の暖房運転時と冷房運転時においては異なる。以下では、空気調和機１の暖房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲHmax［回転／秒］、空気調和機１の冷房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲCmax［回転／秒］とする。
最高回転速度は、空気調和機１の暖房運転時と冷房運転時においては異なる。以下では、空気調和機１の暖房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲHmax［回転／秒］、空気調和機１の冷房運転時におけるクランク軸３３０の最高回転速度をＲCmax［回転／秒］とする。
日本向けの空気調和機においては、高い暖房能力を発揮できるように、通常、ＲHmaxはＲCmaxよりも大きな値になるよう設定されている。
これに対し、本発明に係る空気調和機１および圧縮機３０においては、
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するように設定されている。
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するように設定されている。
この構成によれば、圧縮機に求められるクランク軸の最高回転速度は、暖房時には求められないので、暖房運転時に必要となる潤滑油の量を抑制できる。ひいては、空気調和機１または圧縮機３０が年間を通して必要とする潤滑油の量を低減できる。
空気調和機１は、温暖な国々において使用されることが想定されているので、この水準の暖房能力でも実用に耐えうると考えられる。
（４−３）暖房運転における最高回転速度ＲHmaxの下限
好ましくは、ＲHmaxにさらに下限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するようにしてもよい。
好ましくは、ＲHmaxにさらに下限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立するようにしてもよい。
この構成によれば、暖房運転時の最高回転速度Ｒ Hmax は、冷房運転時の最高回転速度Ｒ Cmax の５０％〜１００％の範囲であり（すなわち、０．５≦Ｒ Hmax ／Ｒ Cmax ≦１．０）、両者の値はある程度近接しているので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定を最適に行いやすい。
（４−４）暖房運転における最高回転速度ＲHmaxの上限
より好ましくは、ＲHmaxにさらに上限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立するようにしてもよい。
より好ましくは、ＲHmaxにさらに上限を設定し、
（０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立するようにしてもよい。
この構成によれば、暖房運転時の最高回転速度Ｒ Hmax は、冷房運転時の最高回転速度Ｒ Cmax の５０％〜７０％の範囲であり（すなわち、０．５≦Ｒ Hmax ／Ｒ Cmax ≦０．７）、両者の値はある程度近接しているので、モータを駆動する電気回路部品の定格値の選定をさらに最適に行いやすい。
１ 空気調和機
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
４ 冷媒連絡配管
１０ 冷媒回路
２０ アキュームレータ
３０ 圧縮機
４０ 室外熱交換器
４１ 室外ファン
５０ 減圧装置
６０ 室内熱交換器
６１ 室内ファン
７０ 四路切り替え弁
８１ ガス冷媒連絡配管
８２ 液冷媒連絡配管
２１０ 冷媒入口
２２０ 冷媒出口
３１０ 密閉容器
３２０ モータ
３２１ ステータ
３２２ ロータ
３３０ クランク軸
３３１ 偏心部
３４０ 流体圧縮機構
３４１ シリンダ
３４２ ピストン
３４３ 圧縮室
３５０ 潤滑油貯留部
３６１ 第１軸受部材
３６２ 第２軸受部材
３７０ 吸入管
３８０ 吐出管
ＲＡ 回転軸心
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
４ 冷媒連絡配管
１０ 冷媒回路
２０ アキュームレータ
３０ 圧縮機
４０ 室外熱交換器
４１ 室外ファン
５０ 減圧装置
６０ 室内熱交換器
６１ 室内ファン
７０ 四路切り替え弁
８１ ガス冷媒連絡配管
８２ 液冷媒連絡配管
２１０ 冷媒入口
２２０ 冷媒出口
３１０ 密閉容器
３２０ モータ
３２１ ステータ
３２２ ロータ
３３０ クランク軸
３３１ 偏心部
３４０ 流体圧縮機構
３４１ シリンダ
３４２ ピストン
３４３ 圧縮室
３５０ 潤滑油貯留部
３６１ 第１軸受部材
３６２ 第２軸受部材
３７０ 吸入管
３８０ 吐出管
ＲＡ 回転軸心
Claims (6)
- 密閉容器（３１０）と、
前記密閉容器の内側に設けられたモータ（３２０）と、
前記モータによって回転させられるクランク軸（３３０）と、
前記クランク軸の回転によって駆動される流体圧縮機構（３４０）と、
前記密閉容器の内側に設けられた潤滑油貯留部（３５０）と、
を備える、空気調和機（１）用の圧縮機（３０）であって、
前記空気調和機の暖房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、前記空気調和機の冷房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立する、圧縮機。 - （０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立する、
請求項１に記載の圧縮機。 - （０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立する、
請求項２に記載の圧縮機。 - 冷媒を循環させる冷媒回路と（１０）と、
前記冷媒回路に設けられ、前記冷媒を圧縮する圧縮機（３０）と、
前記冷媒回路に設けられ、前記冷媒と外気との間で熱交換をさせる室外熱交換器（４０）と、
前記冷媒回路に設けられ、前記冷媒を減圧する減圧装置（５０）と、
前記冷媒回路に設けられ、前記冷媒と室内空気との間で熱交換をさせる室内熱交換器（６０）と、
を備える、空気調和機（１）であって、
前記空気調和機の冷房運転時には、前記室外熱交換器が前記冷媒を凝縮させる凝縮機として機能するとともに、前記室内熱交換器が前記冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、
前記空気調和機の暖房運転時には、前記室外熱交換器が前記冷媒を蒸発させる蒸発機として機能するとともに、前記室内熱交換器が前記冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、
前記圧縮機は、
密閉容器（３１０）と、
前記密閉容器の内側に設けられたモータ（３２０）と、
前記モータによって回転させられるクランク軸（３３０）と、
前記クランク軸の回転によって駆動される流体圧縮機構（３４０）と、
前記密閉容器の内側に設けられた潤滑油貯留部（３５０）と、
を有し、
前記暖房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲHmax［回転／秒］と、前記冷房運転時における前記クランク軸の最高回転速度ＲCmax［回転／秒］との間に、
ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立する、空気調和機。 - （０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦ＲCmax
の関係が成立する、
請求項４に記載の空気調和機。 - （０．５×ＲCmax）≦ＲHmax≦（０．７×ＲCmax）
の関係が成立する、
請求項５に記載の空気調和機。
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Also Published As
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