JP6841009B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

冷媒を圧縮する圧縮機を含む冷凍サイクル装置では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒が広く用いられているが、Ｒ４１０Ａ冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が大きい。そこで、ＧＷＰが比較的小さい冷媒として、ヒドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）１１２３、及びＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒を用いる関連技術が知られている。

国際公開第２０１５／１４０８７７号

上述したＨＦＯ１１２３冷媒は、一定条件下でエネルギーが与えられたときに不均化反応を起こす性質を有する。冷媒に不均化反応が起きたときには、大きな発熱を伴うので、冷凍サイクル装置内で不均化反応が発生した場合、圧縮機を含む冷凍サイクル装置の動作信頼性を低下させたり、急激な圧力の上昇を招き、冷媒の配管を損傷したりするおそれがある。

ロータリ圧縮機では、シリンダから冷媒を吐出する吐出孔を吐出弁が閉じるときに、吐出弁と冷媒との衝突により、冷媒に衝突エネルギーが与えられる。このとき、冷媒に不均化反応を起こさせないために、吐出弁と冷媒との衝突エネルギーをどの程度まで低減させる必要があるかは、例えば、圧力や温度等の冷媒の状態、冷媒の流速等に応じて異なる。しかし、冷媒と吐出弁との衝突エネルギーを５％以上低減させることにより、冷媒の不均化反応を抑える効果が得られるとする関連技術が知られている。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、冷媒に不均化反応が生じることを抑制することができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本願の開示するロータリ圧縮機の一態様は、上部に冷媒の吐出部が設けられ下部に冷媒の吸入部が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体内の下部に配置され前記吸入部から吸入された冷媒を圧縮し前記吐出部から吐出する圧縮部と、前記圧縮機筐体内の上部に配置され前記圧縮部を駆動するモータと、を有し、前記圧縮部は、環状のシリンダと、前記シリンダの上側及び下側をそれぞれ閉塞する端板と、偏芯部を有し前記モータにより回転される回転軸と、前記偏芯部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転し前記シリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンと当接することで前記シリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、前記圧縮室内で圧縮された冷媒を前記圧縮室内から吐出する吐出孔と、前記端板に基端部が固定され先端部が前記吐出孔を開閉する吐出弁と、前記吐出弁に重ねて設けられ前記吐出孔を開くときの前記吐出弁の前記先端部の移動量を規制する弁押え部材と、を有するロータリ圧縮機において、前記冷媒は、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒であり、前記シリンダ室の排除容積をＱ［ｍｍ^３］、前記吐出孔の開口面積をＡ［ｍｍ^２］、前記モータの回転数をＮ＝６０［ｒｐｓ］、前記吐出孔の直径をＤ［ｍｍ］、前記吐出孔の中心線上において前記吐出弁の先端部が前記吐出孔に対して移動する最大移動量をｈ［ｍｍ］としたとき、０＜Ｎ×（Ｑ／Ａ）≦１５０００、０．００１６×Ｑ≧Ｄ×ｈを満たすことを特徴とする。

本願の開示するロータリ圧縮機の一態様によれば、冷媒に不均化反応が生じることを抑制することができる。

図１は、実施例のロータリ圧縮機を示す縦断面図である。 図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す分解斜視図である。 図３は、実施例のロータリ圧縮機において、圧縮部の下方から見た下端板を示す平面図である。 図４は、実施例のロータリ圧縮機において、下端板に取り付けられた下吐出弁を示す縦断面図である。 図５は、実施例のロータリ圧縮機の下吐出弁を示す平面図である。

以下に、本願の開示するロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示するロータリ圧縮機が限定されるものではない。

（ロータリ圧縮機の構成）
図１は、実施例のロータリ圧縮機を示す縦断面図である。図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す分解斜視図である。図３は、実施例のロータリ圧縮機において、圧縮部の下方から見た下端板を示す平面図である。

図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体１０内の下部に配置された圧縮部１２と、圧縮機筐体１０内の上部に配置され回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、圧縮機筐体１０の外周面に固定され密閉された縦置き円筒状のアキュムレータ２５と、を備えている。

アキュムレータ２５は、吸入部としての上吸入管１０５及びアキュムレータ上湾曲管３１Ｔを介して上シリンダ１２１Ｔの上シリンダ室１３０Ｔ（図２参照）と接続され、吸入部としての下吸入管１０４及びアキュムレータ下湾曲管３１Ｓを介して下シリンダ１２１Ｓの下シリンダ室１３０Ｓ（図２参照）と接続されている。本実施例では、圧縮機筐体１０の周方向において、上吸入管１０５と下吸入管１０４の位置が重なっており、同一位置に位置する。

モータ１１は、外側に配置されたステータ１１１と、内側に配置されたロータ１１２と、を備えている。ステータ１１１は、圧縮機筐体１０の内周面に焼嵌め状態で固定されている。ロータ１１２は、回転軸１５に焼嵌め状態で固定されている。

回転軸１５は、下偏芯部１５２Ｓの下方の副軸部１５１が、下端板１６０Ｓに設けられた副軸受部１６１Ｓに回転自在に支持され、上偏芯部１５２Ｔの上方の主軸部１５３が上端板１６０Ｔに設けられた主軸受部１６１Ｔに回転自在に支持されている。回転軸１５には、上偏芯部１５２Ｔ及び下偏芯部１５２Ｓが、互いに１８０度の位相差をつけて設けられており、上偏芯部１５２Ｔに上ピストン１２５Ｔが支持され、下偏芯部１５２Ｓに下ピストン１２５Ｓが支持されている。これによって、回転軸１５は、圧縮部１２全体に対して回転自在に支持されるとともに、回転によって上ピストン１２５Ｔを上シリンダ１２１Ｔの内周面に沿って公転運動させ、下ピストン１２５Ｓを下シリンダ１２１Ｓの内周面に沿って公転運動させる。

圧縮機筐体１０の内部には、圧縮部１２において摺動する上ピストン１２５Ｔ及び下ピストン１２５Ｓ等の摺動部の潤滑性を確保し、上圧縮室１３３Ｔ（図２参照）及び下圧縮室１３３Ｓ（図２参照）をシールするために、潤滑油１８が圧縮部１２をほぼ浸漬する量だけ封入されている。圧縮機筐体１０の下側には、ロータリ圧縮機１全体を支持する複数の弾性支持部材（図示せず）を係止する取付脚３１０（図１参照）が固定されている。

図１に示すように、圧縮部１２は、上吸入管１０５及び下吸入管１０４から吸入された冷媒を圧縮し、後述する吐出部としての吐出管１０７から吐出する。図２に示すように、圧縮部１２は、上から、内部に中空空間が形成された膨出部を有する上端板カバー１７０Ｔ、上端板１６０Ｔ、環状の上シリンダ１２１Ｔ、中間仕切板１４０、環状の下シリンダ１２１Ｓ、下端板１６０Ｓ及び平板状の下端板カバー１７０Ｓを積層して構成されている。圧縮部１２全体は、上下から略同心円上に配置された複数の通しボルト１７４，１７５及び補助ボルト１７６によって固定されている。図２に示すように、下端板１６０Ｓ（図３参照）、下端板カバー１７０Ｓ、下シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、上シリンダ１２１Ｔ、上端板１６０Ｔ及び上端板カバー１７０Ｔには、略同心円上における同一位相位置に、通しボルト１７４，１７５及び補助ボルト１７６が通される複数のボルト通し孔１３７が設けられている。

上シリンダ１２１Ｔには、モータ１１の回転軸１５と同心円上に沿って、上シリンダ内壁が形成されている。上シリンダ内壁内には、上シリンダ１２１Ｔの内径よりも小さい外径の上ピストン１２５Ｔが配置されており、図２に示すように、上シリンダ内壁と上ピストン１２５Ｔとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する上圧縮室１３３Ｔが形成される。下シリンダ１２１Ｓには、モータ１１の回転軸１５と同心円上に沿って、下シリンダ内壁が形成されている。下シリンダ内壁内には、下シリンダ１２１Ｓの内径よりも小さい外径の下ピストン１２５Ｓが配置されており、図２に示すように、下シリンダ内壁と下ピストン１２５Ｓとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する下圧縮室１３３Ｓが形成される。

図２に示すように、上シリンダ１２１Ｔは、円形状の外周部から、回転軸１５の径方向に張り出した上側方突出部１２２Ｔを有する。上側方突出部１２２Ｔには、上シリンダ室１３０Ｔから放射状に外方へ延びる上ベーン溝１２８Ｔが設けられている。上ベーン溝１２８Ｔ内には、上ベーン１２７Ｔが摺動可能に配置されている。下シリンダ１２１Ｓは、円形状の外周部から、回転軸１５の径方向に張り出した下側方突出部１２２Ｓを有する。下側方突出部１２２Ｓには、下シリンダ室１３０Ｓから放射状に外方へ延びる下ベーン溝１２８Ｓが設けられている。下ベーン溝１２８Ｓ内には、下ベーン１２７Ｓが摺動可能に配置されている。

上側方突出部１２２Ｔ及び下側方突出部１２２Ｓは、回転軸１５の周方向に沿って、所定の突出範囲にわたって形成されている。上側方突出部１２２Ｔ及び下側方突出部１２２Ｓは、上シリンダ１２１Ｔ及び下シリンダ１２１Ｓの加工時に加工治具に固定するためのチャック用保持部として用いられる。

上側方突出部１２２Ｔには、外側面から上ベーン溝１２８Ｔと重なる位置に、上シリンダ室１３０Ｔに貫通しない深さで上スプリング穴１２４Ｔが設けられている。上スプリング穴１２４Ｔには上スプリング１２６Ｔが配置されている。下側方突出部１２２Ｓには、外側面から下ベーン溝１２８Ｓと重なる位置に、下シリンダ室１３０Ｓに貫通しない深さで下スプリング穴１２４Ｓが設けられている。下スプリング穴１２４Ｓには下スプリング１２６Ｓが配置されている。

また、下シリンダ１２１Ｓには、下ベーン溝１２８Ｓの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、下ベーン１２７Ｓに冷媒の圧力により背圧をかける下圧力導入路１２９Ｓが形成されている。また、上シリンダ１２１Ｔには、上ベーン溝１２８Ｔの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを開口部で連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、上ベーン１２７Ｔに冷媒の圧力により背圧をかける上圧力導入路１２９Ｔが形成されている。

図２に示すように、上シリンダ１２１Ｔの上側方突出部１２２Ｔには、上吸入管１０５と嵌合する上吸入孔１３５Ｔが設けられている。下シリンダ１２１Ｓの下側方突出部１２２Ｓには、下吸入管１０４と嵌合する下吸入孔１３５Ｓが設けられている。

図２に示すように、上シリンダ室１３０Ｔは、上下をそれぞれ上端板１６０Ｔ及び中間仕切板１４０で閉塞されている。下シリンダ室１３０Ｓは、上下をそれぞれ中間仕切板１４０及び下端板１６０Ｓで閉塞されている。

図２に示すように、上シリンダ室１３０Ｔは、上ベーン１２７Ｔが上スプリング１２６Ｔに押圧されて上ピストン１２５Ｔの外周面に当接することによって、上吸入孔１３５Ｔに連通する上吸入室１３１Ｔと、上端板１６０Ｔに設けられた上吐出孔１９０Ｔに連通する上圧縮室１３３Ｔと、に区画される。下シリンダ室１３０Ｓは、下ベーン１２７Ｓが下スプリング１２６Ｓに押圧されて下ピストン１２５Ｓの外周面に当接することによって、下吸入孔１３５Ｓに連通する下吸入室１３１Ｓと、下端板１６０Ｓに設けられた下吐出孔１９０Ｓに連通する下圧縮室１３３Ｓと、に区画される。

また、上吐出孔１９０Ｔは、上ベーン溝１２８Ｔに近接して設けられており、下吐出孔１９０Ｓは、下ベーン溝１２８Ｓに近接して設けられている。上圧縮室１３３Ｔ内及び下圧縮室１３３Ｓ内で圧縮された冷媒は、上圧縮室１３３Ｔ内及び下圧縮室１３３Ｓ内から、上吐出孔１９０Ｔ及び下吐出孔１９０Ｓを通って吐出される。

図２に示すように、上端板１６０Ｔには、上端板１６０Ｔを貫通して上シリンダ１２１Ｔの上圧縮室１３３Ｔと連通する上吐出孔１９０Ｔが設けられている。上吐出孔１９０Ｔの出口側の開口縁部には、上吐出孔１９０Ｔの周囲に上弁座（図示せず）が、後述の上吐出弁２００Ｔ側に突出して形成されている。上端板１６０Ｔには、上吐出孔１９０Ｔの位置から上端板１６０Ｔの外周に向かって溝状に延びる上吐出弁収容凹部１６４Ｔが形成されている。

上吐出弁収容凹部１６４Ｔには、基端部が上吐出弁収容凹部１６４Ｔ内に上リベット２０２Ｔにより固定され先端部が上吐出孔１９０Ｔを開閉するリード弁型の上吐出弁２００Ｔと、基端部が上吐出弁２００Ｔに重ねられて上吐出弁収容凹部１６４Ｔ内に上リベット２０２Ｔにより固定され先端部が上吐出弁２００Ｔが開く方向へ湾曲して（反って）いて上吐出弁２００Ｔの開度を規制する上吐出弁押さえ２０１Ｔ全体とが収容されている。

下端板１６０Ｓには、下端板１６０Ｓを貫通して下シリンダ１２１Ｓの下圧縮室１３３Ｓと連通する下吐出孔１９０Ｓが設けられている。下吐出孔１９０Ｓの出口側の開口縁部には、下吐出孔１９０Ｓを囲む環状の下弁座１９１Ｓ（図４参照）が、後述の下吐出弁２００Ｓ側に突出して形成されている。下端板１６０Ｓには、下吐出孔１９０Ｓの位置から下端板１６０Ｓの外周に向かって溝状に延びる下吐出弁収容凹部１６４Ｓ（図４参照）が形成されている。

下吐出弁収容凹部１６４Ｓには、下吐出孔１９０Ｓを開閉するリード弁型の下吐出弁２００Ｓと、下吐出弁２００Ｓの開度を規制する下吐出弁押さえ２０１Ｓ全体とが収容されている。下吐出弁２００Ｓは、金属材料によって板ばね状に形成されており、先端部である頭部２００ａと、基端部２００ｂと、を有する（図５参照）。頭部２００ａは、下吐出孔１９０Ｓを開閉可能な円形状に形成されている。基端部２００ｂには、下リベット２０２Ｓが通される貫通穴２００ｃが設けられている。下吐出弁２００Ｓは、基端部２００ｂが下吐出弁収容凹部１６４Ｓ内に下リベット２０２Ｓにより固定されており、弾性変形することで頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓを開閉する。下吐出弁押さえ２０１Ｓは、基端部が下吐出弁２００Ｓに重ねられて下吐出弁収容凹部１６４Ｓ内に下リベット２０２Ｓにより固定されており、先端部が下吐出弁２００Ｓが開く方向へ湾曲して（反って）いる先端部が下吐出弁２００Ｓに接することで、下吐出弁２００Ｓの開度を規制する。

互いに密着固定された上端板１６０Ｔと膨出部を有する上端板カバー１７０Ｔとの間には、上端板カバー室１８０Ｔが形成される。互いに密着固定された下端板１６０Ｓと平板状の下端板カバー１７０Ｓとの間には、下端板カバー室１８０Ｓ（図１参照）が形成される。下端板１６０Ｓ、下シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、上シリンダ１２１Ｔ及び上端板１６０Ｔを貫通し下端板カバー室１８０Ｓと上端板カバー室１８０Ｔとを連通する冷媒通路孔１３６が設けられている。

以下に、回転軸１５の回転による冷媒の流れを説明する。上シリンダ室１３０Ｔ内において、回転軸１５の回転によって、回転軸１５の上偏芯部１５２Ｔに嵌合された上ピストン１２５Ｔが、上シリンダ室１３０Ｔの外周面（上シリンダ１２１Ｔの内周面）に沿って公転することにより、上吸入室１３１Ｔが容積を拡大しながら上吸入管１０５から冷媒を吸入し、上圧縮室１３３Ｔが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が上吐出弁２００Ｔの外側の上端板カバー室１８０Ｔの圧力より高くなると、上吐出弁２００Ｔが開いて上圧縮室１３３Ｔから上端板カバー室１８０Ｔへ冷媒が吐出される。上端板カバー室１８０Ｔに吐出された冷媒は、上端板カバー１７０Ｔに設けられた上端板カバー吐出孔１７２Ｔ（図１参照）から圧縮機筐体１０内に吐出される。

また、下シリンダ室１３０Ｓ内において、回転軸１５の回転によって、回転軸１５の下偏芯部１５２Ｓに嵌合された下ピストン１２５Ｓが、下シリンダ室１３０Ｓの外周面（下シリンダ１２１Ｓの内周面）に沿って公転することにより、下吸入室１３１Ｓが容積を拡大しながら下吸入管１０４から冷媒を吸入し、下圧縮室１３３Ｓが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が下吐出弁２００Ｓの外側の下端板カバー室１８０Ｓの圧力より高くなると、下吐出弁２００Ｓが開いて下圧縮室１３３Ｓから下端板カバー室１８０Ｓへ冷媒が吐出される。下端板カバー室１８０Ｓに吐出された冷媒は、冷媒通路孔１３６及び上端板カバー室１８０Ｔを通って上端板カバー１７０Ｔに設けられた上端板カバー吐出孔１７２Ｔから圧縮機筐体１０内に吐出される。

圧縮機筐体１０内に吐出された冷媒は、ステータ１１１外周に設けられた上下に連通する切欠き（図示せず）、又はステータ１１１の巻線部の隙間（図示せず）、又はステータ１１１とロータ１１２との隙間１１５（図１参照）を通ってモータ１１の上方に導かれ、圧縮機筐体１０の上部に配置された吐出部としての吐出管１０７から吐出される。

（ロータリ圧縮機の特徴的な構成）
次に、実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。図４は、実施例のロータリ圧縮機において、下端板に取り付けられた下吐出弁を示す縦断面図である。図５は、実施例のロータリ圧縮機の下吐出弁を示す平面図である。まず、実施例の特徴に関連する下端板１６０Ｓ及び下吐出弁２００Ｓの構成について補足的に説明する。

図４に示すように、下端板カバー室１８０Ｓは、下端板カバー１７０Ｓが平板状で上端板カバー１７０Ｔのようなドーム状の膨出部を有しないので、下端板１６０Ｓに設けられた下吐出室凹部１６３Ｓと下吐出弁収容凹部１６４Ｓとにより構成される。下吐出弁収容凹部１６４Ｓは、下吐出孔１９０Ｓの位置から、下端板１６０Ｓの外周に向かって直線的に溝状に延びている。下吐出弁収容凹部１６４Ｓは、下吐出室凹部１６３Ｓとつながっている。下吐出弁収容凹部１６４Ｓは、その幅が下吐出弁２００Ｓ及び下吐出弁押さえ２０１Ｓの幅よりわずかに大きく形成され、下吐出弁２００Ｓ及び下吐出弁押さえ２０１Ｓを収容するとともに、下吐出弁２００Ｓ及び下吐出弁押さえ２０１Ｓを位置決めしている。

下吐出室凹部１６３Ｓは、下吐出弁収容凹部１６４Ｓの下吐出孔１９０Ｓ側に重なるように、下吐出弁収容凹部１６４Ｓの深さと同じ深さに形成されている。下吐出弁収容凹部１６４Ｓの下吐出孔１９０Ｓ側は、下吐出室凹部１６３Ｓに収容される。冷媒通路孔１３６は、少なくとも一部が下吐出室凹部１６３Ｓに重なっており、下吐出室凹部１６３Ｓと連通する位置に配置されている。

図４に示すように、下吐出孔１９０Ｓの開口部周縁には、下吐出室凹部１６３Ｓの底部に対して盛り上がった環状の下弁座１９１Ｓが形成され、下弁座１９１Ｓが下吐出弁２００Ｓの頭部と当接する。下吐出室凹部１６３Ｓの下弁座１９１Ｓまでの深さは、下吐出孔１９０Ｓの直径φＤの１．５倍以下に形成されている。

下吐出孔１９０Ｓから冷媒を吐出するときの下吐出弁２００Ｓの開度すなわち下弁座１９１Ｓに対する下吐出弁２００Ｓの最大リフト量は、冷媒の吐出流れの抵抗にならないリフト量とする必要がある。したがって、下吐出室凹部１６３Ｓの下弁座１９１Ｓまでの深さは、下吐出弁２００Ｓの最大リフト量と、下吐出弁２００Ｓ及び下吐出弁押さえ２０１Ｓの厚さを考慮して決定する必要があるが、下吐出孔１９０Ｓの直径φＤの１．５倍を有すれば充分である。

また、下吐出弁２００Ｓが有する円形状の頭部２００ａは、下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄよりも大きい直径Ｄ１を有する。

また、冷媒通路孔１３６は、少なくとも一部が上吐出室凹部１６３Ｔに重なって上吐出室凹部１６３Ｔと連通する位置に配置されている。上端板１６０Ｔに形成された上吐出室凹部１６３Ｔ及び上吐出弁収容凹部１６４Ｔについては、詳細な図示を省略するが、下端板１６０Ｓに形成された下吐出室凹部１６３Ｓ及び下吐出弁収容凹部１６４Ｓと同様の形状に形成されている。上端板カバー室１８０Ｔは、上端板カバー１７０Ｔのドーム状の膨出部と上吐出室凹部１６３Ｔと上吐出弁収容凹部１６４Ｔとにより構成される。

以下、下端板１６０Ｓの下吐出弁２００Ｓ及び下吐出孔１９０Ｓの特徴について説明する。なお、上端板１６０Ｔの上吐出弁２００Ｔ及び上吐出孔１９０Ｔにおいても、下端板１６０Ｓの下吐出弁２００Ｓ及び下吐出孔１９０Ｓと同一の特徴を有するので、上吐出弁２００Ｔ及び上吐出孔１９０Ｔについての説明を省略する。

本実施例のロータリ圧縮機１では、冷媒として、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒が用いられている。このような冷媒に不均化反応を起こさせないためには、下吐出弁２００Ｓと冷媒との衝突エネルギーをどの程度まで低減する必要があるかは、例えば、圧力や温度等の冷媒の状態、冷媒の流速等によって異なる。しかし、従来の吐出弁の構造との比較に基づくと、下吐出弁２００Ｓと冷媒との衝突エネルギーを５％以上低減することで、冷媒に不均化反応が生じることを抑える効果が得られると考えられる。すなわち、本実施例では、下吐出弁２００Ｓが下吐出孔１９０Ｓを閉じるときに発生する、冷媒と下吐出弁２００Ｓとの衝突エネルギーを、従来の衝突エネルギーの９５％以下に低減することによって、冷媒に不均化反応が生じることを抑制するものである。

下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓを閉じるときに生じる衝撃力Ｆ［Ｎ］は、以下の関係（運動量の増加＝力積）から算出される。下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの質量をｍ［ｋｇ］、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓの下弁座１９１Ｓに着座したときの下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの第１速度をＶ１［ｍ／ｓ］、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓに対して最大移動量（最大リフト量）まで移動したときの下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの第２速度をＶ２［ｍ／ｓ］＝０、衝撃力Ｆが作用する時間をｔ［ｓｅｃ］としたとき、
｜ｍ×Ｖ２−ｍ×Ｖ１｜＝Ｆ×ｔ ・・・（式１）
となる。

式１より、
Ｆ＝（ｍ／ｔ）×Ｖ１ ・・・（式２）
となる。

下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの着座時の第１速度Ｖ１［ｍ／ｓ］は、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの最大リフト量において、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが有する弾性力（バネ）による位置エネルギーよって算出される。下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの着座時の第１速度Ｖ１［ｍ／ｓ］は、下吐出弁２００Ｓのバネ定数をｋ、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの質量をｍ［ｋｇ］、下吐出孔１９０Ｓの中心線Ｃ上において下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓに対して移動する最大移動量（以下、最大リフト量と称する。）をｈ［ｍｍ］としたとき（図４参照）、
Ｖ１＝√（ｋ／ｍ）×ｈ ・・・（式３）
となる。

上述の式２と式３より、
Ｆ＝（ｈ／ｔ）×√（ｍ×ｋ） ・・・（式４）
となる。

式４より、下吐出弁２００Ｓが有する円形状の頭部２００ａの直径をＤ１［ｍｍ］、下吐出弁２００Ｓの密度をρ、下吐出弁２００Ｓの厚みをｂ［ｍｍ］としたとき、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの質量ｍ［ｋｇ］は、
ｍ＝（π／４）×（Ｄ１）^２×ρ×ｂ ・・・（式５）
となる。

下吐出弁２００Ｓの厚みをｂ、密度をρ、バネ定数をｋとして、厚みｂ、密度ρ、バネ定数ｋ及び衝撃力Ｆが作用する時間ｔ［ｓｅｃ］がそれぞれ一定であると仮定すると、上述の式４と式５より、
Ｆ∝ｈ×Ｄ１ ・・・（式６）
となる。

また、（下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの直径Ｄ１）∝（下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄ）として（図５参照）、
Ｆ∝ｈ×Ｄ ・・・（式７）
となる。

したがって、式７より、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓを閉じるときに生じる衝突エネルギーを、従来の衝突エネルギーの９５％以下に低減するためには、（下吐出弁２００Ｓの最大リフト量ｈ）×（下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄ）の値が、従来の値の９５％以下とすることで達成できる。

ここで、下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄを小さくした場合、下吐出孔１９０Ｓを通過する冷媒の吐出流速Ｖが高くなり、冷媒の吐出時の圧力損失が増えるので、下吐出孔１９０Ｓでの冷媒の過圧縮によって冷媒に不均化反応を生じさせる恐れがある。よって、冷媒の吐出流速Ｖは従来と同等に確保することが望ましい。冷媒の吐出流速Ｖは、モータ１１の回転数をＮ＝６０［ｒｐｓ］、１つのシリンダ室、すなわち下シリンダ室１３０Ｓ（上シリンダ室１３０Ｔ）の排除容積をＱ［ｍｍ^３］、下吐出孔１９０Ｓの開口面積をＡ［ｍｍ^２］としたとき、
Ｖ＝Ｎ×（Ｑ／Ａ） ・・・（式８）
となる。

従来の吐出流速Ｖは、
０＜Ｎ×（Ｑ／Ａ）≦１５０００［ｍｍ／ｓ］ ・・・（式９）
となる。

したがって、式９を満たすことで、冷媒の吐出流速Ｖが従来と同等に確保される。一方で、下吐出弁２００Ｓの最大リフト量ｈが小さい場合には、下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄを大きくしても吐出流路が狭くなってしまうので、通常は下記式１０のように設定されている。
Ｄ／ｈ≦３ ・・・（式１０）

なお、理論上では、Ｄ／ｈ≦４に設定することで、下吐出孔１９０Ｓの開口面積よりも、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの最大リフト時の流路面積が大きくなる。しかし、実際には、下吐出弁２００Ｓが下吐出孔１９０Ｓを開く動作の途中から、下吐出孔１９０Ｓから冷媒の吐出が開始されるので、Ｄ／ｈを３以下に設定されている。

式９より、従来の下吐出孔の直径Ｄは、
Ｄ＝√｛（４×Ｎ×Ｑ）／（１５０００×π）｝ ・・・（式１１）
となる。

式１０より、ｈ＝Ｄ／３として、式７より下吐出弁２００Ｓの衝撃力Ｆは、
Ｆ∝ｈ×Ｄ＝Ｄ^２／３ ・・・（式１２）
となる。

式１１、式１２より、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの衝撃力Ｆは、モータ１１の回転数Ｎ＝６０［ｒｐｓ］とすると、
Ｆ∝（４×Ｎ×Ｑ）／（１５０００×π×３）＝０．００１７×Ｑ ・・・（式１３）
となる。

式１３より、下吐出弁２００Ｓの衝撃力Ｆの値の９５％は、０．００１７×Ｑ×０．９５であり、Ｆ∝０．００１６×Ｑとなる。よって、１つのシリンダ室、すなわち下シリンダ室１３０Ｓ（上シリンダ室１３０Ｔ）の排除容積をＱ［ｍｍ^３］、下吐出孔１９０Ｓの直径をＤ［ｍｍ］、下吐出弁２００Ｓの頭部２００ａの最大リフト量をｈ［ｍｍ］としたとき、
０．００１６×Ｑ≧Ｄ×ｈ ・・・（式１４）
となる。

式１４を満たすように、下吐出孔１９０Ｓの直径Ｄ、下吐出弁２００Ｓの最大リフト量ｈを設定することで、下吐出弁２００Ｓが閉じるときに生じる衝突エネルギーを、従来の９５％以下に低減することが可能になり、冷媒に不均化反応が生じることを抑制することができる。

上述したように実施例のロータリ圧縮機１は、冷媒として、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒を用いて、下シリンダ室１３０Ｓ（上シリンダ室１３０Ｔ）の排除容積をＱ［ｍｍ^３］、下吐出孔１９０Ｓ（上吐出孔１９０Ｔ）の開口面積をＡ［ｍｍ^２］、モータ１１の回転数をＮ＝６０［ｒｐｓ］、下吐出孔１９０Ｓの直径をＤ［ｍｍ］、下吐出孔１９０Ｓの中心線上において下吐出弁２００Ｓ（上吐出弁２００Ｔ）の頭部２００ａが下吐出孔１９０Ｓに対して移動する最大移動量をｈ［ｍｍ］としたとき、０＜Ｎ×（Ｑ／Ａ）≦１５０００、及び０．００１６×Ｑ≧Ｄ×ｈを満たす。これにより、下吐出弁２００Ｓが下吐出孔１９０Ｓを閉じるときに、下吐出弁２００Ｓと冷媒との衝突エネルギーを５％以上低減することが可能となる。このため、ロータリ圧縮機１は、冷媒に不均化反応が生じることを抑えることができる。

また、上述した本実施例は、２シリンダ型のロータリ圧縮機１に適用されたが、１シリンダ型のロータリ圧縮機に適用されてもよく、１シリンダ型においても２シリンダ型と同様の効果を得ることができる。

１ ロータリ圧縮機
１０ 圧縮機筐体
１１ モータ
１２ 圧縮部
１５ 回転軸
１０５ 上吸入管（吸入部）
１０４ 下吸入管（吸入部）
１０７ 吐出管（吐出部）
１２１Ｔ 上シリンダ
１２１Ｓ 下シリンダ
１２５Ｔ 上ピストン
１２５Ｓ 下ピストン
１２７Ｔ 上ベーン
１２７Ｓ 下ベーン
１２８Ｔ 上ベーン溝
１２８Ｓ 下ベーン溝
１３０Ｔ 上シリンダ室
１３０Ｓ 下シリンダ室
１３１Ｔ 上吸入室
１３１Ｓ 下吸入室
１３３Ｔ 上圧縮室
１３３Ｓ 下圧縮室
１３５Ｔ 上吸入孔
１３５Ｓ 下吸入孔
１５２Ｔ 上偏芯部
１５２Ｓ 下偏芯部
１６０Ｔ 上端板（端板）
１６０Ｓ 下端板（端板）
１６３Ｔ 上吐出室凹部
１６３Ｓ 下吐出室凹部
１６４Ｔ 上吐出弁収容凹部
１６４Ｓ 下吐出弁収容凹部
１７０Ｔ 上端板カバー
１７０Ｓ 下端板カバー
１７２Ｔ 上端板カバー吐出孔
１８０Ｓ 下端板カバー室
１９０Ｔ 上吐出孔
１９０Ｓ 下吐出孔
１９１Ｓ 下弁座
２００Ｔ 上吐出弁（吐出弁）
２００Ｓ 下吐出弁（吐出弁）
２００ａ 頭部（先端部）
２００ｂ 基端部
２００ｃ 貫通穴
２０１Ｔ 上吐出弁押さえ
２０１Ｓ 下吐出弁押さえ
２０２Ｔ 上リベット
２０２Ｓ 下リベット

Claims (3)

1. 上部に冷媒の吐出部が設けられ下部に冷媒の吸入部が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体内の下部に配置され前記吸入部から吸入された冷媒を圧縮し前記吐出部から吐出する圧縮部と、前記圧縮機筐体内の上部に配置され前記圧縮部を駆動するモータと、を有し、
   前記圧縮部は、環状のシリンダと、前記シリンダの上側及び下側をそれぞれ閉塞する端板と、偏芯部を有し前記モータにより回転される回転軸と、前記偏芯部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転し前記シリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンと当接することで前記シリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、前記圧縮室内で圧縮された冷媒を前記圧縮室内から吐出する吐出孔と、前記端板に基端部が固定され先端部が前記吐出孔を開閉する吐出弁と、前記吐出弁に重ねて設けられ前記吐出孔を開くときの前記吐出弁の前記先端部の移動量を規制する弁押え部材と、を有するロータリ圧縮機において、
   前記冷媒は、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒であり、
   前記シリンダ室の排除容積をＱ［ｍｍ^３］、前記吐出孔の開口面積をＡ［ｍｍ^２］、前記モータの回転数をＮ＝６０［ｒｐｓ］、前記吐出孔の直径をＤ［ｍｍ］、前記吐出孔の中心線上において前記吐出弁の前記先端部が前記吐出孔に対して移動する最大移動量をｈ［ｍｍ］としたとき、
   ０＜Ｎ×（Ｑ／Ａ）≦１５０００
   ０．００１６×Ｑ≧Ｄ×ｈ
   を満たすことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記吐出弁の前記先端部は、直径Ｄよりも大きい直径Ｄ１を有する円形状に形成されている、
   請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記吐出孔の開口縁部には、環状の弁座が、前記吐出弁側に突出して形成されている、請求項１または２に記載のロータリ圧縮機。

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