JPH0454838B2 - - Google Patents
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- JPH0454838B2 JPH0454838B2 JP17360385A JP17360385A JPH0454838B2 JP H0454838 B2 JPH0454838 B2 JP H0454838B2 JP 17360385 A JP17360385 A JP 17360385A JP 17360385 A JP17360385 A JP 17360385A JP H0454838 B2 JPH0454838 B2 JP H0454838B2
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Description
産業上の利用分野
本発明は、空気調和装置に用いられるロータリ
圧縮機に関するものである。
従来の技術
従来のこの種のロータリ圧縮機は、例えば特開
昭57−122192号公報に示されているように、第4
図のような構造になつていた。
図中、1は密閉容器であり、圧縮機要素2と、
これをクランク軸4を介して駆動する電動機要素
3が内蔵されている。また、吸入マフラ5は密閉
容器1の外側に配設され、この吸入マフラ5にそ
の下部から内部に突入するよう取付けられた吸入
接続管6は圧縮機要素2のシリンダ7に連通され
ている。また、吸入接続管6の長さ(m)は、
次式で決定されている。
=(T・a/4−0.2)±0.1 ……(1)
上式において、Tは圧縮機要素2の吸入行程周
期(sec)、aは吸入ガスの吸入時状態の音速
(m/sec)である。
以下、その動作について説明する。
ガス冷媒は、吸入マフラ5内の容積空間に入
り、吸入接続管6を経てシリンダ7に吸入され
る。吸入ガスが吸入接続管6を通過するとき諸々
の要因により圧力脈動が生じる。この圧力脈動は
吸入接続管6の長さと吸入行程周期、および吸入
ガスの音速により影響を受ける。第5図に、吸入
接続管6と容積効率との関係(冷媒:R22)を示
したが、吸入接続管6を(1)式によつて決定すれ
ば、過給効果が得られ容積効率が良くなる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、確かに過
給効果により容積効率は良くなるが、EERは悪
くなる。(1)式による吸入接続管6の長さにおい
て、吸入行程におけるシリンダ7内の圧力脈動の
脈動巾は最大となる。位相的に調べるとクランク
角度が約180°すなわち吸入行程の約半分の位置に
おいてシリンダ7内の圧力は最低となる。すなわ
ち、最大の過膨張が発生する。ロータリ圧縮機に
おいては、その構造上、クランク角度180°付近に
おいて容積変化速度が最大となるため、過膨張に
よる損失仕事が必要以上に増加する。その結果、
容積効率の向上による冷媒循環量の増加分以上に
入力が増加することとなり、大きくEERを低下
させ、かつ、圧力脈動が最大であることにより、
吸入接続管、及び吸入マフラーからの騒音、振動
が悪化するなどの問題を有する。
本発明は上記問題点に鑑み、EERが高く、か
つ騒音・振動の小さいロータリ圧縮機を提供する
ものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明は、アキユ
ムレータとシリンダを接続する吸入管と、シリン
ダにせん孔された吸入ポートより成る吸入管路に
おいて、吸入開始クランク角度をθs(deg)とし、
吸入管路の長さをLs(m)とし、軸回転数をN
(rpm)とし、吸入管路における音速をas(m/
s)とし、吸入開始時に吸入管路のシリンダ側管
端において発生する圧力波の帰還クランク角度を
θSR(deg)すなわち
θSR=θs+12LsN/as ……(2)
としたとき、
296(deg)≦θSR≦406(deg) ……(3)
の範囲になるように構成されるものである。
作 用
本発明は上記した構成により、ロータリ圧縮機
の吸入行程開始時、吸入管路のシリンダ側管端に
おいて発生するシリンダ吸入室へ流入する速度を
持つ圧縮波が、アキユムレータ側の開口端におい
て反射し帰還するクランク角度を、吸入管路の長
さと圧縮機回転数により次の吸入行程開始クラン
ク角度付近の一定範囲に制御し、吸入行程におけ
るシリンダ吸入室の圧力脈動巾を減少するもので
ある。
実施例
以下、本発明の一実施例のロータリ圧縮機につ
いて、図面を参照しながら説明する。
第1図は、本発明の実施例におけるロータリ圧
縮機の断面図を示すものである。
図において、8はロータリ圧縮機、9はアーキ
ユムレータ、10はシリンダである。1は吸入
管、12はシリンダ10にせん孔された吸入ポー
ト、吸入管11と吸入ポート12により吸入管路
13が構成されている。14は軸、15はピスト
ン、16は仕切りベーンであり、ピストン15と
仕切りベーン16によりシリンダ10内の空間は
シリンダ吸入室17とシリンダ圧縮室18に分け
られている。θsは吸入開始クランク角度(deg)
であり、Lsは吸入管路13の長さ(m)である。
吸入開始クランク角度θs(deg)、吸入管路13の
長さLs、圧縮機回転数すなわち軸14の回転数
N、吸入管路における音速は、(3)式を満たすよう
に設定されている。
以下、動作について説明する。
軸14の回転に従いピストン15は回転し、ク
ランク角度がθs(deg)を過ぎるとシリンダ吸入室
17の容積は増加し、吸入行程が開始される。す
なわち、アキユムレータ9に流入したガス冷媒
は、吸入管11と吸入ポート12により構成され
た吸入管路13を経て、シリンダ吸入室17に吸
入される。吸入行程が開始されると、吸入管路1
3及びシリンダ吸入室17において圧力脈動が発
生する。
シリンダ吸入室17の圧力脈動(過渡特性)は
吸入行程が急速であることから断熱変化と仮定す
ると、次のように記述できる。
dPcs/dt=K・Pcs(1/gcsdgcs/dt−1/VcsdVcs
/dt……(4)
上記(4)式において、Pcsはシリンダ吸入室17
の圧力、tは時間、kは断熱指数、gcsはシリン
ダ吸入室17の冷媒重量、Vcsはシリンダ吸入室
17の容積である。
吸入管路13における圧力脈動は、連続の式、
運動量保存則、熱力学第一法則により、次のよう
に記述できる。
∂ρ/∂t+ρ∂v/∂t+v∂ρ/∂v0 ……(5)
∂v/∂t+v∂v/∂x+1/ρ∂ρ/∂x+2f/Dv2
v/|v|=0
……(6)
∂/∂t{ρ(g/ACvT+v2/2)}+∂/∂x{ρv
(g/A
CvT+P/ρ+v2/2)}=0 ……(7)
ここで、
g/ACvT=a2sk(k−1)
上記(5)、(6)、(7)式において、ρは密度、vは流
速、pは圧力、Dは管内径、fは管摩擦係数、A
は仕事の熱当量、gは重力加速度、Cvは等容比
熱、asは音速である。
また、吸入管路13のシリンダ7側開口端にお
ける冷媒流入量は、シリンダ吸入室17内の冷媒
重量の変化であり、かつ吸入ポート12の開口端
における冷媒の状態により記述できる。
dgcs/dt=Sp・ρE・g・vE ……(8)
上記(8)式において、Spは吸入ポート12の断
面積、ρEは吸入ポート12の開口端における密
度、vEは吸入ポート12の開口端における流速で
ある。
従つて、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)式を連立して解く
ことにより、シリンダ吸入室17の圧力脈動が得
られる。
呼称出力550Wクラスのロータリ圧縮機につい
て、JIS−Aの定格温度条件及び電源周波数60Hz
で解析を行なつた。なお、冷媒は空気調和装置に
通常使用されているR22を用いた。
第2図は、吸入管路3の長さLsに対するシリ
ンダ吸入室17の圧力脈動を示すグラフである。
表1は、最低圧力のクランク角度θbと吸入開始時
に発生するシリンダ吸入室17に流入する速度を
持つ圧力波がアキユムレータ9側の開口端におい
て反射し、帰還するクランク角度θSRとの関係を
示すものである。非常に良い相関があることがわ
かる。すなわち、θbはθSRにより決まる。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a rotary compressor used in an air conditioner. BACKGROUND ART A conventional rotary compressor of this type is the fourth rotary compressor as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 57-122192, for example.
The structure was as shown in the figure. In the figure, 1 is a closed container, and a compressor element 2,
An electric motor element 3 for driving this via a crankshaft 4 is built-in. Further, the suction muffler 5 is disposed outside the closed container 1, and a suction connecting pipe 6 attached to the suction muffler 5 so as to protrude into the inside from the lower part thereof is communicated with the cylinder 7 of the compressor element 2. In addition, the length (m) of the suction connection pipe 6 is
It is determined by the following formula. = (T・a/4−0.2) ±0.1 ...(1) In the above equation, T is the suction stroke period of compressor element 2 (sec), and a is the sound velocity of the suction gas at the time of suction (m/sec) It is. The operation will be explained below. The gas refrigerant enters the volume space within the suction muffler 5 and is sucked into the cylinder 7 via the suction connection pipe 6. When the suction gas passes through the suction connection pipe 6, pressure pulsations occur due to various factors. This pressure pulsation is influenced by the length of the suction connection pipe 6, the suction stroke period, and the sonic velocity of the suction gas. Figure 5 shows the relationship between the suction connecting pipe 6 and the volumetric efficiency (refrigerant: R22), but if the suction connecting pipe 6 is determined by equation (1), a supercharging effect can be obtained and the volumetric efficiency can be increased. Get better. Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, although the volumetric efficiency is certainly improved due to the supercharging effect, the EER is deteriorated. At the length of the suction connecting pipe 6 according to equation (1), the pulsation width of the pressure pulsation inside the cylinder 7 during the suction stroke becomes maximum. Looking at the phase, the pressure inside the cylinder 7 is at its lowest when the crank angle is about 180 degrees, that is, about half of the suction stroke. That is, maximum overinflation occurs. In a rotary compressor, due to its structure, the rate of change in volume reaches its maximum near the crank angle of 180°, so the loss of work due to overexpansion increases more than necessary. the result,
The input increases more than the increase in refrigerant circulation due to the improvement in volumetric efficiency, which significantly reduces EER and causes pressure pulsation to be at its maximum.
Problems include worsening noise and vibration from the suction connection pipe and suction muffler. In view of the above problems, the present invention provides a rotary compressor with high EER and low noise and vibration. Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a suction starting crank angle of s (deg),
The length of the suction pipe is L s (m), and the shaft rotation speed is N
(rpm), and the sound velocity in the suction pipe is a s (m/
s), and the feedback crank angle of the pressure wave generated at the cylinder side pipe end of the suction pipe at the start of suction is θ SR (deg), that is, θ SR = θ s + 12LsN/a s ...(2), 296 (deg) ≦θ SR ≦406 (deg) ……(3). Effects The present invention has the above-described configuration, so that at the start of the suction stroke of the rotary compressor, a compression wave generated at the cylinder-side pipe end of the suction pipe and having a velocity flowing into the cylinder suction chamber is reflected at the accumulator-side open end. The crank angle at which the compressor returns is controlled within a certain range around the crank angle at the start of the next suction stroke, depending on the length of the suction line and the compressor rotation speed, thereby reducing the width of pressure pulsations in the cylinder suction chamber during the suction stroke. Embodiment Hereinafter, a rotary compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sectional view of a rotary compressor in an embodiment of the present invention. In the figure, 8 is a rotary compressor, 9 is an archiver, and 10 is a cylinder. 1 is a suction pipe, 12 is a suction port bored in the cylinder 10, and the suction pipe 11 and the suction port 12 constitute a suction pipe line 13. 14 is a shaft, 15 is a piston, and 16 is a partition vane. The space inside the cylinder 10 is divided into a cylinder suction chamber 17 and a cylinder compression chamber 18 by the piston 15 and the partition vane 16. θ s is the intake start crank angle (deg)
, and L s is the length (m) of the suction pipe 13.
The suction start crank angle θ s (deg), the length L s of the suction pipe 13, the compressor rotation speed, that is, the rotation speed N of the shaft 14, and the sound velocity in the suction pipe are set to satisfy equation (3). There is. The operation will be explained below. The piston 15 rotates as the shaft 14 rotates, and when the crank angle exceeds θ s (deg), the volume of the cylinder suction chamber 17 increases and a suction stroke begins. That is, the gas refrigerant that has flowed into the accumulator 9 is sucked into the cylinder suction chamber 17 via a suction pipe line 13 configured by a suction pipe 11 and a suction port 12 . When the suction stroke starts, suction line 1
3 and the cylinder suction chamber 17 . Assuming that the pressure pulsation (transient characteristics) in the cylinder suction chamber 17 is an adiabatic change since the suction stroke is rapid, it can be described as follows. dPcs/dt=K・Pcs(1/g cs dg cs /dt−1/VcsdVcs
/dt……(4) In the above equation (4), Pcs is the cylinder suction chamber 17
, t is the time, k is the adiabatic index, g cs is the weight of the refrigerant in the cylinder suction chamber 17 , and Vcs is the volume of the cylinder suction chamber 17 . The pressure pulsation in the suction line 13 is expressed by the continuity equation,
According to the law of conservation of momentum and the first law of thermodynamics, it can be written as follows. ∂ρ/∂t+ρ∂v/∂t+v∂ρ/∂v0 ...(5) ∂v/∂t+v∂v/∂x+1/ρ∂ρ/∂x+2f/Dv 2
v/|v|=0...(6) ∂/∂t{ρ(g/ACvT+v 2 /2)}+∂/∂x{ρv
(g/A CvT+P/ρ+v 2 /2)}=0...(7) Here, g/ACvT=a2 s k(k-1) In the above equations (5), (6), and (7), ρ is density, v is flow velocity, p is pressure, D is pipe inner diameter, f is pipe friction coefficient, A
is the heat equivalent of work, g is the gravitational acceleration, Cv is the isovolumic specific heat, and a s is the speed of sound. Further, the amount of refrigerant flowing into the open end of the suction pipe 13 on the cylinder 7 side is a change in the weight of the refrigerant in the cylinder suction chamber 17, and can be described by the state of the refrigerant at the open end of the suction port 12. dg cs /dt=Sp・ρ E・g・v E ...(8) In the above equation (8), Sp is the cross-sectional area of the suction port 12, ρ E is the density at the open end of the suction port 12, and v E is This is the flow velocity at the open end of the suction port 12. Therefore, by solving equations (4), (5), (6), (7), and (8) simultaneously, the pressure pulsation in the cylinder suction chamber 17 can be obtained. For rotary compressors with a nominal output of 550W, JIS-A rated temperature conditions and power frequency of 60Hz
The analysis was carried out using The refrigerant used was R22, which is commonly used in air conditioners. FIG. 2 is a graph showing pressure pulsations in the cylinder suction chamber 17 with respect to the length Ls of the suction line 3.
Table 1 shows the relationship between the crank angle θ b at the lowest pressure and the crank angle θ SR at which the pressure wave that flows into the cylinder suction chamber 17 at a velocity that occurs at the start of suction is reflected at the open end on the accumulator 9 side and returns. It shows. It can be seen that there is a very good correlation. That is, θ b is determined by θ SR .
【表】
第3図は、θSRと冷房能力Q、入力W、EERと
の関係をθSR=80(deg)における値(EERは最高)
を基準とし、比として示すグラフである。ここで
は、アキユムレータ9の上流側の吸入接続管(図
示せず)と吸入管路13との総和を1.80(m)と
した。
すなわち、EER比が0.99〜1.0に対するθSRは
42(deg)≦θSR≦108(deg)
296(deg)≦θSR≦406(deg)
となる。
前者は、吸入管路13の長さが短かく、ロータ
リ圧縮機8の振動が直接アキユムレータ9に伝播
されるため、振動を小さくすることは難しい。
一方、後者は、前者に比べ十分な吸入管路13
の長さが得られる。例えば、θSR=300(deg)でLs
=1.1mとなる。その結果振動を抑制する手段、
すなわち配管の引きまわしや振動のモードを考え
た適切な位置への制振部材の付加などが可能にな
り、振動を十分小さくできる。
また、θSRの範囲が広く、50Hz/60Hzの電源周
波数の違いによるEERの悪化はない。かつ、イ
ンバータ駆動のように、広い回転数範囲での運転
に対しても、296(deg)≦θSR≦406(deg)となるよ
うに、回転数範囲を設定するか又は、非常に使用
頻度の高い回転数域をこの範囲に合わせれば、回
転数によるEERの低下を十分緩和でき、空気調
和装置のSEERを高めるすなわち、年間消費電力
を少なくすることができる。
発明の効果
以上のように本発明は、アキユムレータとシリ
ンダを接続する吸入管と、シリンダにせん孔され
た吸入ポートより成る吸入管路において、吸入開
始クランク角度をθS(deg)とし、吸入管路の長さ
をLs(m)とし、軸回転数をN(rpm)とし、吸入
管路における音速をas(m/s)とし、吸入開始
時に吸入管路のシリンダ側管端において発生する
圧力波の帰還クランク角度をθSR(deg)すなわち、
θSR=θS+12LsN/as
としたとき、θSR(deg)が
266(deg)≦θSR≦406(deg)
の範囲になるように構成されるので、ロータリ圧
縮機において高EERかつ低騒音・低振動の両立
が可能となり、かつ電源周波数によるEERの低
下を解決できるのみならず、インバータ駆動の空
気調和装置のSEERを高めることができるなどの
効果を有する。[Table] Figure 3 shows the relationship between θ SR , cooling capacity Q, input W, and EER at θ SR = 80 (deg) (EER is the highest)
It is a graph shown as a ratio based on . Here, the total sum of the suction connection pipe (not shown) on the upstream side of the accumulator 9 and the suction pipe line 13 is 1.80 (m). That is, θ SR for an EER ratio of 0.99 to 1.0 is 42 (deg)≦θ SR ≦108 (deg), 296 (deg)≦θ SR ≦406 (deg). In the former case, the length of the suction pipe 13 is short and the vibrations of the rotary compressor 8 are directly propagated to the accumulator 9, so it is difficult to reduce the vibrations. On the other hand, the latter has a sufficient suction pipe 13 compared to the former.
The length of is obtained. For example, when θ SR = 300 (deg), Ls
= 1.1m. means for suppressing vibrations as a result;
In other words, it becomes possible to route the piping and add a damping member to an appropriate position considering the mode of vibration, thereby making it possible to sufficiently reduce vibration. In addition, the range of θ SR is wide, and EER does not deteriorate due to the difference in power frequency of 50Hz/60Hz. In addition, even for operation in a wide rotation speed range such as inverter drive, the rotation speed range must be set so that 296 (deg) ≦ θ SR ≦ 406 (deg), or if the rotation speed is very frequently used. By adjusting the high rotational speed range to this range, the decrease in EER due to rotational speed can be sufficiently alleviated, and the SEER of the air conditioner can be increased, that is, the annual power consumption can be reduced. Effects of the Invention As described above, the present invention provides a suction pipe line consisting of a suction pipe connecting an accumulator and a cylinder, and a suction port punched in the cylinder, by setting the suction start crank angle to θ S (deg). The length of is Ls (m), the shaft rotation speed is N (rpm), the sound velocity in the suction pipe is a s (m/s), and the pressure generated at the cylinder side pipe end of the suction pipe at the start of suction is When the wave feedback crank angle is θ SR (deg), that is, θ SR = θ S +12LsN/ as , θ SR (deg) should be in the range of 266 (deg) ≦ θ SR ≦ 406 (deg). As a result, it is possible to achieve both high EER and low noise and vibration in rotary compressors, which not only solves the problem of lower EER due to power frequency, but also increases the SEER of inverter-driven air conditioners. It has the following effects.
第1図は本発明の実施例におけるロータリ圧縮
機の断面図、第2図は吸入行程におけるシリンダ
吸入室の圧力脈動を示す特性図、第3図は圧力波
の帰還クランク角度に対する基本特性を示す特性
図、第4図は従来のロータリ圧縮機の断面図、第
5図は吸入接続管長に対する容積効率を示す説明
図である。
9……アキユムレータ、10……シリンダ、1
1……吸入管、12……吸入ポート、13……吸
入管路。
Fig. 1 is a sectional view of a rotary compressor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram showing pressure pulsations in the cylinder suction chamber during the suction stroke, and Fig. 3 is a basic characteristic of the pressure wave with respect to the feedback crank angle. FIG. 4 is a sectional view of a conventional rotary compressor, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing volumetric efficiency versus suction connection pipe length. 9...Accumulator, 10...Cylinder, 1
1... Suction pipe, 12... Suction port, 13... Suction pipe line.
Claims (1)
と、シリンダにせん孔された吸入ポートより成る
吸入管路において、吸入開始クランク角度をθs
(deg)とし、吸入管路の長さをLs(m)とし、軸
回転数をN(rpm)とし、吸入管路における音速
をas(m/s)とし、吸入開始時に吸入管路のシ
リンダ側管端において発生する圧力波の帰還クラ
ンク角度を θSR(deg)すなわち θSR=θs+12LsN/as としたとき、θSR(deg)が、 296(deg)≦θSR≦406(deg) の範囲になるように構成されるロータリ圧縮機。[Claims] 1. In the suction line consisting of the suction pipe connecting the accumulator and the cylinder and the suction port drilled in the cylinder, the suction start crank angle is set to θ s
(deg), the length of the suction pipe is Ls (m), the shaft rotation speed is N (rpm), the sound velocity in the suction pipe is a s (m/s), and the suction pipe length is Ls (m) at the start of suction. When the return crank angle of the pressure wave generated at the cylinder side pipe end is θ SR (deg), that is, θ SR = θ s +12LsN/a s , θ SR (deg) is 296 (deg) ≦ θ SR ≦ 406 ( rotary compressor configured to have a range of deg).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17360385A JPS6235090A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Rotary compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17360385A JPS6235090A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Rotary compressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6235090A JPS6235090A (en) | 1987-02-16 |
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Family Applications (1)
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JP17360385A Granted JPS6235090A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Rotary compressor |
Country Status (1)
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- 1985-08-07 JP JP17360385A patent/JPS6235090A/en active Granted
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Legal Events
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