JP5849233B2 - 回転式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、塩素原子を含まず地球温暖化係数の低い炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を作動冷媒としたルームエアコン、冷蔵庫、その他の空気調和装置等の冷凍サイクルに組み込まれることが可能な回転式圧縮機に関するものである。

従来の冷凍装置では作動冷媒としてオゾン層破壊係数ゼロのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系に移行してきているが、このＨＦＣ系冷媒は一方では地球温暖化係数が非常に高いため近年問題になってきている。そこで塩素原子を含まず地球温暖化係数の低い炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒の冷凍装置が考えられてきている。

冷凍装置などにおいては、蒸発器で蒸発したガス冷媒を吸入し、凝縮するために必要な圧力まで圧縮して冷媒回路中に高温高圧のガス冷媒を送り出す回転式圧縮機が使用されている。冷凍装置の動力の大部分は圧縮機で使用されるため、圧縮機の性能が冷凍装置の性能を大きく左右する。従来のＨＦＣ系冷媒で使用される回転式圧縮機は性能向上のため、代表的な作動冷媒であるＨＦＣ４１０Ａを使用するにあたり最適な形状の設計がされている。

このような回転式圧縮機の一つとして、ロータリ圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。ロータリ圧縮機は、例えば図１０に示すように、電動機１０１と圧縮機構部１０２をシャフト１０３で連結して密閉容器１００内に収納したものであって、電動機１０１は回転子１０４と固定子１０５によって形成されており、回転子上下には鉛直方向に振動、騒音低減を目的としたバランスウエイト１０６が設けられている。回転子１０４はシャフト１０３によって圧縮機構部１０２に連結されており、電気的に回転子１０４を回転させることによって圧縮機構を作動させる。

圧縮機構部１０２は、シリンダ１０７と、このシリンダ１０７の両端面を閉塞する上端板１０８と下端板１０９とで形成された圧縮室１１０と、この圧縮室内に上端板１０８および下端板１０９に支持されたシャフト１０３の偏心部に嵌合されたローラ１１１と、このローラ１１１の外周に当接しローラ１１１の偏心回転に追従して往復運動し圧縮室内を低圧部と高圧部とに仕切るベーン１１２を備えている。シリンダ１０７には、圧縮室内の低圧部に向けて作動冷媒を吸入する吸入ポート１１４が開通され、上端板１０８には、圧縮室内の低圧部から転じて形成される高圧部から作動冷媒を吐出する吐出ポート（図示せず）が開通されており、ローラ１１１はシリンダが上端板１０８，下端板１０９に上下から閉塞されることによって形成される圧縮室１１０に収容されている。吐出ポート（図示せず）の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出バルブ（図示せず）が設けられている。そして吐出バルブ上面を覆うように吐出マフラ１１７が設けられている。上述した構成のロータリ圧縮機においては、低圧部側ではローラ１１１の摺接部が吸入ポート１１４を通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート１１４から吸入室内に作動冷媒を吸入する。一方、高圧部側ではローラ１１１の摺動部が吐出ポート（図示せず）へ圧縮室１１０を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出バルブ（図示せず）が開いて吐出ポート（図示せず）から作動冷媒を吐出させる。

このとき、吐出ポート（図示せず）が小さすぎると規定の圧力より過剰に圧力が上昇する過圧縮が発生し損失が発生する。また、吐出ポート（図示せず）が大きすぎると吐出ポート（図示せず）に残る冷媒が多くなり、この残った冷媒が圧縮室の低圧部へ流入し、再膨張することとなり、損失を発生させる。

このように損失が発生する圧力損失発生部の設計は圧縮機の性能向上において重要な部分を占めており、その形状、サイズは従来のＨＦＣ系冷媒の代表的な作動冷媒であるＨＦＣ４１０Ａを使用するにあたり最適な形状やサイズに設計されている。

特開２００４−９２５１６号公報

しかしながら、塩素原子を含まず地球温暖化係数の低い炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒の密度は、従来のＨＦＣ系冷媒の代表的な作動冷媒であるＨＦＣ４１０Ａに比べ、低下する。この為、従来の形状の圧縮機を使用すると、使用冷媒を多くする必要があり、その結果として流量増加に伴い、圧力損失が大きくなる。また塩素原子を含まず炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒は、高温で分解しやすい特性を有するため、過圧縮、再膨張による吐出温度の上昇を的確に抑制する必要がある。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、圧力損失を確実に低減し、高効率で信頼性、耐久性に優れた、回転式圧縮機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る回転式圧縮機は、吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒の密度によって設定することを特徴とする回転式圧縮機としたものである。

これによって、圧力損失を確実に低減し、信頼性、耐久性に優れた、高効率な回転式圧縮機を提供できる。

本発明に係るロータリ圧縮機は、作動冷媒密度に応じた吐出ポートを設けることによって、冷媒分解による信頼性、耐久性の低下を抑制し、かつ、適正な吐出ポート面積を確保できるため、圧力損失を確実に低減できることから、高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

図１は本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 図２は実施の形態１における上端板の上視図 図３は圧縮機のある運転範囲で凝縮、飽和温度をＨＦＣ４１０Ａと同等とする条件での各種作動冷媒による吸入冷媒密度を比較したグラフ 図４はテトラフルオロプロペンとジフルオロメタンの２成分を混合した冷媒の混合比率による地球温暖化係数（ＧＷＰ）を示した特性図 図５は本発明の実施の形態２における圧縮機構部の断面図 図６は本発明の実施の形態３における吐出ポート周辺の拡大図 図７は本発明の実施の形態４におけるシリンダの斜視図 図８は本発明の実施の形態５における吐出ポート周辺の拡大図で、（ａ）は左側から見た拡大図、（ｂ）は右側から見た拡大図 図９は本発明の実施の形態６における上端板と吐出ポートの上視図 図１０は従来のロータリ圧縮機を示す断面図

第１の発明は、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、圧縮機構部は前記作動冷媒を吸入し、高圧とする圧縮室と、前記圧縮室にて高圧となった前記作動冷媒を排出する吐出ポートと、前記吐出ポートを覆う先端部を有する吐出バルブからなる回転式圧縮機であって、前記吐出ポートの開口総断面積を、前記作動冷媒の密度によって設定したことにより、作動冷媒流量増加に伴う圧力損失を確実に低減し、過圧縮による吐出温度の上昇を防止し、作動冷媒分解による、信頼性、耐久性の低減を抑制した、回転式圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前記圧縮室は、前記作動冷媒が吸入される吸入ポートと、前記吸入ポートと連通し吸入された前記作動冷媒を圧縮する空間を形成するシリンダと、前記シリンダの端面を閉塞し前記圧縮室を形成する上下端板を有し、前記上端板もしくは下端板もしくは上下端板両側に前記吐出ポートを設けた構成としたことにより、加工も容易にでき、組立も簡単となる。

更に、吐出ポートを１箇所で構成すると開口断面積が大きくなり、デッドボリュームが増えるが、上下端板に分割して設けることによって、１つの吐出ポートの開口断面積は小さくなって、デッドボリュームを抑制し、かつ吐出ポートの開口総断面積を確保できる。また、上下端板で同じクランク回転角度で作動冷媒を吐出することができるため、デッドボリュームをさらに抑制することができ、更なる高信頼性と高効率化を図ることができる。

ここで用いる、デッドボリュームとは圧縮室に連通はしているが、作動冷媒が残留や逆流を起こし、圧縮機の効率を低下させる要因となる空間のことである。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の前記吐出ポートを前記シリンダに設けた構成とすることにより、開口断面積の確保が容易となり、高信頼性と高効率化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３の発明の前記吐出ポートと前記吐出バルブとが接触する箇所が線接触となる凸部を、前記吐出ポート周囲または前記吐出バルブに設けた構成とすることにより、吐出ポートと吐出バルブの接触性が良くなることで作動冷媒が漏れを低減することができ、高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４の発明の前記吐出バルブに、前記吐出ポートの孔形状に嵌合する凸部を設けた構成とすることにより、吐出ポートのデッドボリュームを低減することができ更なる高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５の発明の前記シリンダに切欠きを設け、この切欠きは、前記吐出ポートとの接触面では前記吐出ポートの開口断面形状に応じおり、前記吐出ポートとの接触面から反対方向には徐々に断面積が小さくなる形状としたことにより、圧縮室から吐出ポートへ作動冷媒が流れる際の圧力損失を低減し、過圧縮を抑制することにより、高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第７の発明は、特に、第１〜６の発明の前記吐出ポートの形状を円筒形状としたことにより、加工が容易で、吐出ポート内の圧力損失が低減できる、高信頼性で高効率なロータリ圧縮機を提供することができる。

第８の発明は、特に、第１〜６の発明の前記吐出ポートの形状をテーパ形状としたことにより、吐出ポートのデッドボリュームを低減することができ更なる高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第９の発明は、特に、第１〜８の発明の吐出ポートを複数設ける構成としたことにより、設計自由度を高め、かつ高信頼性と高効率化を図ることができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９の発明の吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＲ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．７０倍に拡大したことにより、確実に、高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１１の発明は、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、圧縮機構部は前記作動冷媒を吸入し高圧とする圧縮室と、前記圧縮室にて高圧となった前記作動冷媒を排出する吐出ポートと、前記吐出ポートを覆う先端部を有する吐出バルブからなる回転式圧縮機であって、前記作動冷媒の吸入口から吐出ポートまでの経路の中で少なくともその圧力損失発生が最大となる部分の断面積を前記作動冷媒の密度によって設定したことにより、吐出ポートのみならず、各部での圧力損失を低減することができ、高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１２の発明は、特に、第１〜１１の発明のハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、単一冷媒、またはそれらを主成分とし、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した作動冷媒を封入したことにより、環境負荷が小さく、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１３の発明は、特に、第１〜１２の発明のハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンを主成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した作動冷媒を封入したことにより、環境負荷が小さく、流速が抑制され、吐出温度を下げることができるので、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１４の発明は、特に、第１〜１２の発明の冷凍機油はポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油としたことにより、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１５の発明は、特に、第１〜１４の発明のハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とし、混合冷媒の混合比をテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を８０％、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を２０％で構成された作動冷媒とし、前記吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＨＦＣ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．４倍に拡大したことにより、ＧＷＰ１５０以下を満足させ、環境負荷も小さく、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。

第１６の発明は、特に、第１〜１４の発明のハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とし、混合冷媒の混合比をテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を６０％、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を４０％で構成された作動冷媒とし、前記吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＲ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．２倍に拡大したことにより、空調機として通年エネルギー消費効率がＨＦＣ４１０Ａと同等の性能を確保し、かつ環境負荷を小さく抑えることができ、効果的に高信頼性で高効率な回転式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本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図である。

図１においてロータリ圧縮機は、電動機２と圧縮機構部３をクランク軸３１で連結して密閉容器１内に収納したものであって、圧縮機構部３は、シリンダ３０と、このシリンダ３０の両端面を閉塞する上端板３４と下端板３５とで形成された圧縮室３９と、この圧縮室３９内に上端板３４および下端板３５に支持されたクランク軸３１の偏心部３１ａに嵌合されたローラ３２と、このローラ３２の外周に当接しローラ３２の偏心回転に追従して往復運動し圧縮室３９内を低圧部と高圧部とに仕切るベーン３３を備えている。

シリンダ３０には、圧縮室３９内の低圧部に向けてガスを吸入する吸入ポート４０が開通され、上端板３４には、圧縮室３９内の低圧部から転じて形成される高圧部からガスを吐出する吐出ポート３８が開通されており、ローラ３２はシリンダ３０が上端板３４，下端板３５に上下から閉塞されることによって形成される圧縮室３９に収容されている。吐出ポート３８は上端板３４を貫通する孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出バルブ３６が設けられており、この吐出バルブ３６を覆うカップマフラ−３７とで構成されている。

低圧部側ではローラ３２の摺接部が吸入ポート４０を通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート４０から吸入室内にガスを吸入する。一方、高圧部側ではローラ３２の摺動部が吐出ポート３８へ圧縮室３９を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出バルブ３６が開いて吐出ポート３８からガスを流出し、カップマフラ−３７より密閉容器１内に吐出される。吐出されたガスは固定子２２と密閉容器１内壁で形成された切欠部２８と、電動機２のエアギャップ２６を通って、電動機２の上部の上シェル５空間に送り出され、冷媒吐出管５１から密閉容器１の外に吐出される。矢印は、冷媒の流れを示す。

以上のように構成された回転式圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態では、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を作動冷媒として使用している。

図２は本発明における上端板３４と吐出ポート３８の上視図である。図２に示すように、吐出ポート３８の開口断面積は斜線部となる。この開口断面積は、ベースとなる圧縮機で使用されている作動冷媒の密度に対して、本発明で使用する作動冷媒の密度が変化することに対応して設定されている。

ベースとなる圧縮機で使用されている作動冷媒の密度をＡとし、それに対して、本発明で使用する作動冷媒の密度をＢとする。同一条件における吸入ガスの密度がＢはＡよりも小さいと、ベースで使用されていた作動冷媒流量に比べ、本発明で使用する冷媒では約Ａ／Ｂ倍の流量の冷媒が流れることとなる。このため、吐出ポート３８を従来と同じ開口面積に設定してあると、冷媒流量が多すぎる為に、吐出ポート３８で損失がおきる。また、吐出ポート３８で作動冷媒の流れが悪くなるため、過圧縮が発生する。このため、冷媒の温度が上昇し、この種冷媒特有の課題である高温での分解が進行し、本発明で使用する作動冷媒の分解の促進を行ってしまう。

このため、本発明で使用する作動冷媒の場合には、従来の作動冷媒に対応して設計してある回転式圧縮機の吐出ポート３８の開口断面積を、冷媒の密度比に応じて変更してある。このことにより、本発明で使用する作動冷媒を使用する際でも、損失を低減し、冷媒の分解を抑制することができ、高効率で高信頼性の回転式圧縮機を提供することができる。

また、下端板３５、シリンダ３０等、圧縮室３９を構成する部品に同様の吐出ポート３８を設けても同様の効果が得られることはいうまでもない。

次に上記開口断面積設定の具体的な一例を説明する。

図３は本実施の形態１における圧縮機のある運転範囲で凝縮、飽和温度をＨＦＣ４１０Ａと同等とする条件での各種作動冷媒による吸入冷媒密度を比較した図である。図３に示す点線はＨＦＯ１２３４ｙｆとＨＦＣ３２を混合比、５：５で混合させたときの吸入冷媒密度である。ＨＦＯ１２３４ｙｆとＨＦＣ３２を様々な比率で混合した冷媒としたときも、その混合比による吸入冷媒密度が算出される。

図３に示すように、従来使用している作動冷媒ＨＦＣ４１０Ａを使用した場合と、本発明で使用する作動冷媒、例えばＨＦＯ１２３４ｙｆを使用した場合、同一条件における吸入ガスの密度の比は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ：ＨＦＣ４１０Ａ≒１：１．７である。このため、ＨＦＯ１２３４ｙｆを作動冷媒として用いる場合、ＨＦＣ４１０Ａに比べ、約１．７倍の流量の冷媒が流れることとなる。このため、吐出ポート３８はＨＦＣ４１０Ａを使用する場合に設計された開口断面積よりも、大きく設定しなければ、開口断面積が小さすぎ圧力損失が発生する。また、必要以上に開口断面積を大きく設定すると、デッドボリュームが増え、回転式圧縮機の性能が低下するため、最適な大きさに設定しなければならない。このため、種々実験した結果、ＨＦＣ４１０Ａを使用する際の吐出ポート３８の開口総面積ベースとしたとき、ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合には、吐出ポート３８開口総面積を、ＨＦＣ４１０Ａを使用する場合に比べて１．０１〜１．７０程度に拡大すれば、ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する際でも、損失を低減し、冷媒の分解を抑制するため、高効率で高信頼性の回転式圧縮機を提供することができることが判明した。

図４は、テトラフルオロプロペンとジフルオロメタンの２成分を混合した冷媒の混合比率による地球温暖化係数（ＧＷＰ）を示した特性図である。冷媒をテトラフルオロプロペンの単一冷媒とした時にはＧＷＰ４となり極めて良好な値を示す。しかしながら、ハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒に比べて比容積が大きいことなどから冷凍能力が低くなるため、より大きな冷却サイクル装置が必要になる。換言すれば、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを基本成分とし、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンを混合した冷媒を用いれば、ハイドロフルオロオレフィンの単一冷媒と比較して冷凍能力などの所定の特性を改善して冷媒として使用しやすくすることができる。従って、封入する冷媒において、単一冷媒を含めてテトラフルオロプロペンの割合をどれほどにするかは、圧縮機を組み込む冷却サイクル装置等の目的や上述したＧＷＰの制限などの条件に応じて適宜選択すればよい。

具体的には図４に示すように、テトラフルオロプロペンとジフルオロメタンとを混合してＧＷＰ１５０以下とするためにはジフルオロメタンを２０ｗｔ％以下、ＧＷＰ３００以下とするためにはジフルオロメタンを４０ｗｔ％以下、と混合することになる。すなわちＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２を混合比、８：２のときＧＷＰ１５０以下を満たすことができ、このときの吸入ガスの密度の比は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ：ＨＦＣ４１０Ａ≒１：１．４である。このため、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２を作動冷媒として用いる場合、ＨＦＣ４１０Ａに比べ、約１．４倍の流量の冷媒が流れることとなる。このことからＨＦＣ４１０Ａを使用する際の吐出ポート３８の開口総面積ベースとしたとき、ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合には、吐出ポート３８開口総面積を、ＨＦＣ４１０Ａを使用する場合に比べて１．０１〜１．４倍程度に拡大すれば、地球環境への影響を抑え、損失を低減し、冷媒の分解を抑制するため、高効率で高信頼性の回転式圧縮機を提供することができる。

また、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２を混合比、６：４のときＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２の混合冷媒として使用するとき、冷凍サイクル装置として圧損等を含めた効率を鑑みて、従来の通年エネルギー消費効率とほぼ同等の性能を維持しかつ、ＧＷＰをもっとも低く抑えることができた。このときの吸入ガスの密度の比は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ：ＨＦＣ４１０Ａ≒１：１．２である。このため、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２を作動冷媒として用いる場合、ＨＦＣ４１０Ａに比べ、約１．２倍の流量の冷媒が流れることとなる。このことからＨＦＣ４１０Ａを使用する際の吐出ポート３８の開口総面積ベースとしたとき、ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合には、吐出ポート３８開口総面積を、ＨＦＣ４１０Ａを使用する場合に比べて１．０１〜１．２倍程度に拡大すれば、環境負荷を抑えつつ、損失を低減し、冷媒の分解を抑制するため、高効率で高信頼性の回転式圧縮機を提供することができることができる。
これらによって回収されない冷媒が大気に放出されても地球温暖化に対しその影響を極少に保つことができる。また前記比率で混合された混合冷媒は、非共沸混合冷媒にも関わらず温度差を小さくでき擬似共沸混合冷媒に挙動が近づくため、冷凍装置の冷却性能や冷却性能係数（ＣＯＰ）を改善することができる。

なお、流量の増加は吐出ポート３８に限定されたことでなく、全圧力損失発生部において、作動冷媒の密度によって圧力損失発生部の断面積を設定することが望ましい。この設計指針に基づき、簡単な設計の変更で従来使用していた回転式圧縮機を異なる作動冷媒で使用することができる。

上記実施の形態では、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を作動冷媒として使用しているが、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒を作動冷媒として使用してもよい。

また、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆまたはＨＦＯ１２３４ｚｅ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とした、混合冷媒を作動冷媒としてもよい。

また、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）とした、混合冷媒を作動冷媒としてもよい。

また、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とした、３成分からなる混合冷媒を作動冷媒としてもよい。

そして、上記いずれの場合も地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合したものが好ましい。

また、上記作動冷媒に用いる冷凍機油としては、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油が好ましい。

（実施の形態２）
図５は実施の形態２における圧縮機構部３の断面図である。この実施の形態２は、次に述べる点で実施の形態１と相違するものであり、その他の点については実施の形態１と基本的には同一であるので、重複する説明を省略し、異なる部分のみ説明する。以下、下記に説明する各実施の形態においても同様である。

図５に示すように上下端板３４、３５にそれぞれ吐出ポート３８、下吐出ポート３５ａが設けられている。この吐出ポート３８と下吐出ポート３５ａの位置は上下対称の位置に設けられている。すなわち、圧縮室３９が吐出ポート３８、下吐出ポート３５ａへ連通する際のクランク軸３１の回転角度が同じ位置に設けられている。また、開口面積は上下端板３４、３５にそれぞれ設けられた吐出ポート３８、下吐出ポート３５ａの開口面積を加えたものを開口総面積として、作動冷媒の密度に応じて設定する。

このことにより、吐出ポート３８を１箇所で作動冷媒密度に応じた形状で構成するより、上下端板３４、３５に分割して設けることによって、それぞれの吐出ポート３８、下吐出ポート３５ａの開口断面積は小さくでき、上下端板３４、３５に分割して設けるので、デッドボリュームを抑制し、かつ吐出ポート３８、下吐出ポート３５ａの開口総断面積を確保できる。また、上下端板３４、３５で同じクランク回転角度で作動冷媒を吐出することができるため、デッドボリュームをさらに抑制することができ、更なる高信頼性と高効率化を図ることができる。

また、この効果は上下端板３４、３５の組合せに限定するものではなく、上端板３４とシリンダ３０、シリンダ３０と下端板３５、もしくは上下端板３４、３５とシリンダ３０各部へ分割して吐出ポート３８を設けることによっても同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図６は実施の形態３における吐出ポート３８周辺の拡大図である。図６に示すように、上端板３４の圧縮室３９反対側に吐出バルブ３６と対応する凸部３８ａが設けられている。このため吐出バルブ３６は凸部３８ａと線接触する。線接触の為、吐出バルブ３６からの凸部３８ａへの圧力が高まり、シール性を向上させるので吐出バルブ３６からの漏れを防止し、再膨張を抑制することができ、吐出温度の上昇を抑えることができるので、冷媒の分解を抑制できる。

また、吐出バルブ３６にコンベックス部３６ａを設けており、吐出バルブ３６が閉じているときは、コンベックス部３６ａが吐出ポート３８内に挿入される構成となっているため、圧縮室３９のデットボリュームを低減することができ、過圧縮、再膨張を防止することができ、吐出温度の上昇を抑えることができるので、冷媒の分解を抑制できる。

（実施の形態４）
図７は実施の形態４におけるシリンダ３０の斜視図である。図７に示すように、シリンダ３０の吐出ポート３８がある上端板３４側に切欠き３０ａが設けてあり、この切欠き３０ａは吐出ポート３８の圧縮室３９側の開口断面形状に対応して構成されている。このため圧縮室３９から吐出ポート３８への、冷媒の流れが阻害されることがないので、過圧縮、再膨張を防止することができ、吐出温度の上昇を抑えることができて、冷媒の分解を抑制できる。

また、吐出ポート３８断面は円筒状に形成すると、冷媒の流れが阻害されることがないので、圧力損失が発生せず、過圧縮も発生しにくいため、高効率で高信頼性の回転式圧縮機を提供することができる。また、単純な貫通孔で形成できるため、加工性もよく、加工時間も短縮することができる。

（実施の形態５）
図８は実施の形態５における上端板３４と吐出ポート３８ｂの詳細図である。（ａ）に示すように吐出ポート３８ｂ断面はテーパ状に形成してあり、圧縮室３９側の開口断面積を確保しつつ、吐出ポート３８ｂの容積を減らすことができるので、デッドボリュームを低減でき、さらなる、過圧縮、再膨張を防止することができ、吐出温度の上昇を抑えることができるので、冷媒の分解を抑制できる。

また上記テーパ形状を、（ｂ）に示すように、吐出バルブ３６側の開口断面積より圧縮室３９側の開口断面積が小さいテーパ形状とした吐出ポート３８ｃとすると、圧縮室３９が吐出ポート３８ｃへ連通する際のクランク回転角度が狭い範囲に設置できることによって、デッドボリュームを低減しつつ、圧縮室３９反対側の開口断面積を大きく取っているため、冷媒の抜けがよくなり、過圧縮を防止することができる。

（実施の形態６）
図９は実施の形態６における上端板３４と吐出ポート３８の上視図である。図９に示すように、上端板３４に吐出ポート３８ｄを複数設けることによって、吐出ポート３８ｄが一箇所では、密度比に応じた開口断面積を確保するのが、困難ときも、異なる箇所へ複数の吐出ポート３８ｄを設けることによって、開口断面積を確保することができる。また、同形状の加工が可能となり、加工性が良くなることによって生産性の向上にもつながる。また、圧縮室３９が吐出ポート３８ｄへ連通する際のクランク回転角度が狭い範囲に設置できることよって、デッドボリュームを低減することができ、効率のよい回転式圧縮機を提供することができる。これは、上端板３４に限定するものではない。

なお、上記各実施の形態ではロータリーコンプレッサーを例にして説明したが、回転式圧縮機のひとつであるスクロールコンプレッサーであってもよいのはもちろんである。

以上のように、本発明の回転式圧縮機は、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を作動冷媒として使用した場合でも、高効率化で高信頼性を図ることが可能となる。これにより、エアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機、冷凍冷蔵庫、除湿機など回転式圧縮機の用途にも適用できる。

１ 密閉容器
２ 電動機
３ 圧縮機構部
５ 上シェル
２６ エアギャップ
２８ 切欠部
３０ シリンダ
３０ａ 切欠き
３１ クランク軸
３１ａ 偏芯部
３２ ローラ
３３ ベ−ン
３４ 上端板
３５ 下端板
３６ 吐出バルブ
３６ａ コンベックス部
３７ カップマフラ−
３８ 吐出ポート
３８ａ 凸部
３９ 圧縮室
４０ 吸入ポート
５１ 冷媒吐出管

Claims (13)

1. 炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、圧縮機構部は前記作動冷媒を吸入し、高圧とする圧縮室と、前記圧縮室にて高圧となった前記作動冷媒を排出する吐出ポートと、前記吐出ポートを覆う先端部を有する吐出バルブからなる回転式圧縮機であって、
   前記圧縮室は、前記作動冷媒が吸入される吸入ポートと、前記吸入ポートと連通し、吸入された前記作動冷媒を圧縮する空間を形成するシリンダと、前記シリンダの端面を閉塞して前記圧縮室を形成する上下端板を有し、前記上端板および下端板の両側に前記吐出ポートを設け、前記吐出ポートの開口総断面積を、前記作動冷媒の密度によって設定し、前記上下端板の各々の前記吐出ポートで、同じクランク回転角度で前記作動冷媒を吐出することを特徴とした回転式圧縮機。
2. 前記吐出ポートと前記吐出バルブとが接触する箇所が線接触となる凸部を、前記吐出ポート周囲または前記吐出バルブに設けたことを特徴とする請求項１記載の回転式圧縮機。
3. 前記吐出バルブに、前記吐出ポートの孔形状に嵌合する凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転式圧縮機。
4. 前記シリンダに切欠きを設け、この切欠きは、前記吐出ポートとの接触面では前記吐出ポートの開口断面形状に応じおり、前記吐出ポートとの接触面から反対方向には徐々に断面積が小さくなる形状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
5. 前記吐出ポートの形状を円筒形状としたこと特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
6. 前記吐出ポートの形状をテーパ形状としたこと特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
7. 前記吐出ポートを複数設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
8. 前記吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＲ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．７０倍に拡大したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
9. ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、単一冷媒、またはそれらを主成分とし、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した作動冷媒を封入したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
10. ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンを主成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した作動冷媒を封入したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
11. 冷凍機油はポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油としたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
12. ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とした、混合冷媒の混合比をテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を８０％、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を２０％で構成された作動冷媒とし、前記吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＲ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．４倍に拡大したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の回転式圧縮機。
13. ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とした、混合冷媒の混合比をテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を６０％、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を４０％で構成された作動冷媒とし、前記吐出ポートの開口総断面積を、作動冷媒がＲ４１０Ａを使用する場合に比べ、１．０１〜１．２倍に拡大したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の回転式圧縮機。

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