WO2012169339A1 - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2012169339A1
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accumulator
cylinder
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hermetic compressor
acy
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平山　卓也
明 森嶋
加藤　久尊
健 富永
大志 長畑
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東芝キヤリア株式会社
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a hermetic compressor and a refrigeration cycle apparatus.
  • a refrigerant compressed by a hermetic compressor is cycled to an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger connected to the hermetic compressor through a four-way valve.
  • the technology to pass is known.
  • the hermetic compressor used in the refrigeration cycle apparatus has a rotary compression mechanism inside thereof, and an accumulator for preventing liquid back is used on the suction side. Further, the hermetic compressor is formed by an inverter so that the number of rotations thereof can be varied.
  • Such a hermetic compressor has been conventionally designed so as to improve the characteristics when it is operated at a rated speed, for example, 60 rpm. And in operation
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a hermetic compressor and a refrigeration cycle apparatus capable of reducing suction loss during high-speed rotation.
  • the hermetic compressor of the embodiment includes a rotary compression mechanism in a hermetic case, an accumulator provided on the outer side of the hermetic case, and one or more suction pipes extending and connected to the accumulator.
  • the working fluid through the rotary compression mechanism unit includes one or more cylinders to form a cylinder chamber, Aac an inner diameter cross-sectional area of the accumulator (mm 2) ,
  • the inside sectional area of one cylinder chamber is Acy (mm 2 )
  • the liquid storage capacity up to the upper end of the suction pipe in the accumulator is Vac (cc)
  • the total displacement volume of the rotary compression mechanism is Vcy (cc)
  • the total inner diameter cross-sectional area of the accumulator extending portion of the suction pipe when the as (mm 2), Aac / Acy ⁇ 4, Vac / Vcy ⁇ 20, as / a Constitution with y ⁇ 0.12.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing typically composition of a refrigerating cycle device of an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a hermetic compressor used in the refrigeration cycle apparatus.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the total inner diameter sectional area and the area ratio of the cylinder inner diameter sectional area and the suction loss in the hermetic compressor.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the area ratio of the total inner diameter sectional area and the cylinder inner diameter sectional area and the pipe flow velocity in the hermetic compressor.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the total inner diameter sectional area and the area ratio of the cylinder inner diameter sectional area and the suction loss in the hermetic compressor.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing configurations of a hermetic compressor 1 and an accumulator 2 used in the refrigeration cycle apparatus 100
  • FIG. 1 the area ratio As / Acy of the total inner diameter sectional area As of the extension portion of the suction pipe in the accumulator and the inner diameter sectional area Acy of one cylinder chamber, and the suction loss Ws of the extension portion of the suction pipe in the accumulator.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing configurations of a hermetic compressor 1 and an accumulator 2 used in the refrigeration cycle apparatus 100
  • FIG. 1 the area ratio As / Acy of the total inner diameter sectional area As of the extension portion of the suction pipe in the accumulator and the inner diameter sectional area Acy of one cylinder chamber,
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the relationship between the suction loss rate Ws / Wth of the compressor theoretical work Wth and FIG. 4 is a cross-sectional view of the total inner diameter As of the accumulator extension portion of the suction pipe in the hermetic compressor 1 and one cylinder chamber.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the area ratio As / Acy of the inner diameter cross-sectional area Acy and the in-pipe flow velocity Vs in the accumulator extension portion of the suction pipe, and FIG. That is an explanatory diagram showing the relationship between the area ratio As / Acy and the suction loss rate Ws / Wth.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 is used for an air conditioner.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 will be described as the air conditioner 100.
  • an air conditioner 100 includes a hermetic compressor 1 having an accumulator 2 on the suction side, a four-way valve 101, an outdoor heat exchanger 102 that is a heat source side heat exchanger, an expansion device 103, And an indoor heat exchanger 104 which is a use side heat exchanger.
  • a hermetic compressor 1 having an accumulator 2 on the suction side, a four-way valve 101, an outdoor heat exchanger 102 that is a heat source side heat exchanger, an expansion device 103, And an indoor heat exchanger 104 which is a use side heat exchanger.
  • a hermetic compressor 1 a four-way valve 101, an outdoor heat exchanger 102, an expansion device 103, and an indoor heat exchanger 104 are communicated in a cycle.
  • a four-way valve 101 is connected to the suction side of the accumulator 2 of the hermetic compressor 1.
  • a four-way valve 101 is connected to the discharge side of the hermetic compressor 1.
  • an outdoor heat exchanger 102, an expansion device 103, and an indoor heat exchanger 104 are sequentially connected to the four-way valve 101, and are discharged from the hermetic compressor 1 by switching the flow path of the four-way valve 101. It is formed so that the flow direction of the refrigerant can be switched.
  • the hermetic compressor 1 is provided in the hermetic container 10, the rotary compression mechanism 11 provided in the lower part of the hermetic container 10, the electric motor part 12 provided in the upper part of the hermetic container 10, and the hermetic container 10.
  • a refrigerant suction pipe 13 and a refrigerant discharge pipe 14 provided in the sealed container 10 are provided.
  • the hermetic compressor 1 includes an accumulator 2 connected to a suction pipe 13.
  • the sealed container 10 includes an upper lid 10a that seals the inside of the sealed container 10, and after the rotary compression mechanism unit 11 and the electric motor unit 12 are accommodated therein, the upper lid 10a is sealed by welding or the like.
  • the rotary compression mechanism 11 includes a first cylinder 21 and a second cylinder 22, a rotating shaft 23, a pair of rollers 24, a bearing 25, a partition plate 26, and a blade.
  • the first cylinder 21 forms a columnar first cylinder chamber 21a.
  • the first cylinder 21 includes a blade housing groove communicating with the first cylinder chamber 21a and a suction port connected to the suction pipe 13 and communicating with the first cylinder chamber 21a.
  • the blade is housed in the blade housing groove so as to protrude and retract with respect to the first cylinder chamber 21a.
  • the outer dimensions of the first cylinder 21 are slightly smaller than the inner diameter of the sealed container 10.
  • the first cylinder 21 is inserted into the sealed container 10 and is positioned and fixed to the inner peripheral surface of the sealed container 10 by welding from the outside of the sealed container 10.
  • the first cylinder 21 includes a communication hole 21 b that allows the space below the first cylinder 21 and the space above the first cylinder 21 to communicate with each other when fixed to the sealed container 10.
  • the second cylinder 22 forms a cylindrical second cylinder chamber 22a.
  • the second cylinder 22 includes a blade housing groove that communicates with the second cylinder chamber 22a, and a suction port that is connected to the suction pipe 13 and communicates with the second cylinder chamber 22a.
  • the blade is housed in the blade housing groove so as to protrude and retract with respect to the second cylinder chamber 22a.
  • the first cylinder 21 and the second cylinder 22 have different outer shapes and dimensions, and the inner diameter dimension and the height dimension of the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a are set to be the same.
  • the rotary shaft 23 is inserted into the first cylinder chamber 21 a and the second cylinder chamber 22 a and is pivotally supported by the bearing 25.
  • the rotating shaft 23 includes a crank eccentric portion 28 having a phase difference of approximately 180 degrees, for example, at portions located in the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a.
  • the eccentric amount of the two crank eccentric portions 28 is the same, and the height dimension thereof is formed slightly smaller than the height dimension of the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a.
  • the rollers 24 are respectively engaged with the crank eccentric portion 28, and are slidable in the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a, and are slidable with the end portion of the blade.
  • the roller 24 has a height dimension substantially the same as that of the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a.
  • the pair of rollers 24 are respectively provided in the crank eccentric part 28 having a phase difference, there is a phase difference of approximately 180 ° from each other.
  • the roller 24 rotates eccentrically in the first and second cylinder chambers 21a and 22a. Since the inner diameter dimension and height dimension of the first and second cylinder chambers 21a and 22a are the same, and the eccentric amounts of the two crank eccentric portions 28 and 28 are the same, the first and second cylinders 21, The excluded volume of 22 is the same.
  • the bearing 25 includes a main bearing 31 provided on the upper surface of the first cylinder 21 that covers the upper side of the first cylinder chamber 21a, and a sub-portion provided on the lower surface of the second cylinder 22 that covers the lower side of the second cylinder chamber 22a. And a bearing 32.
  • the bearing 25 is formed by a main bearing 31 and a sub-bearing 32 so that the rotary shaft 23 can be pivotally supported.
  • the main bearing 31 forms the upper surface of the first cylinder chamber 21a, and the roller 24 slides.
  • the main bearing 31 is provided with a first valve cover 33 so as to cover the upper part thereof.
  • the main bearing 31 includes a first discharge hole 34 that guides the refrigerant from the first cylinder chamber 21 a to the first valve cover 33, and a first on-off valve 35 that opens and closes the first discharge hole 34.
  • the auxiliary bearing 32 forms the lower surface of the second cylinder chamber 22a, and the roller 24 slides.
  • the sub-bearing 32 is provided with a second valve cover 36 so as to cover the lower side thereof.
  • the auxiliary bearing 32 includes a second discharge hole 37 that guides the refrigerant from the second cylinder chamber 22 a to the second valve cover 36, and a second on-off valve 38 that opens and closes the second discharge hole 37.
  • the first cylinder 21, the second cylinder 22, the partition plate 26, the main bearing 31, the auxiliary bearing 32, the first valve cover 33, and the second valve cover 36 are integrally coupled by a bolt B or the like, thereby connecting the first cylinder 21. Via the airtight container 10.
  • the partition plate 26 has an outer diameter that is larger than the inner diameters of the first cylinder chamber 21 a and the second cylinder chamber 22 a and smaller than the outer dimensions of the first cylinder 21 and the second cylinder 22. ing.
  • the partition plate 26 is disposed so as to cover the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a.
  • the height of the blade is substantially the same as the height of the first and second cylinder chambers 21a and 22a.
  • the tip of the blade is formed in a semi-cylindrical shape, for example. For example, when a back pressure is applied to the back surface of the blade, the blade is pressed toward the roller 24 by the back pressure, and the tip of the blade can be in line contact with the outer peripheral surface of the roller 24 regardless of the rotation angle of the roller 24. Is formed.
  • the blade housing groove is provided in the first and second cylinders 21 and 22 so that the blade partitions the suction port and the first and second discharge ports 34 and 37, respectively.
  • the blade contacts the roller 24 to partition the first and second cylinder chambers 21a and 22a into a suction chamber and a compression chamber.
  • the electric motor unit 12 includes a stator 51 fixed to the inner surface of the sealed container 10, and a rotor 52 disposed inside the stator 51 at a predetermined interval and fixed to the rotating shaft 23. I have.
  • the electric motor unit 12 is connected to an inverter that varies the operating frequency, for example.
  • an inverter is electrically connected to the control part which controls this inverter, and rotates the rotation speed of the rotating shaft 23 by arbitrary rotation speeds as needed.
  • the two suction pipes 13 are connected to the suction ports of the first cylinder 21 and the second cylinder 22, respectively. Further, the suction pipe 13 is bent upward at approximately 90 degrees in the midway portion protruding from the sealed container 10 and extends into the accumulator 2, and its end portion is disposed at a predetermined height of the accumulator 2. The Note that the height of the end portion of the suction pipe 13 extending into the accumulator 2 changes the capacity of the liquid refrigerant and lubricating oil that can be stored in the accumulator 2 depending on the height. Set as appropriate.
  • the suction pipe 13 is a portion extending into the accumulator 2 and is provided with an oil return hole 13a at a predetermined position in the height direction from the bottom surface of the accumulator 2.
  • the oil return hole 13a only needs to be able to supply the lubricating oil accumulated in the lower portion of the accumulator 2 to the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a simultaneously with the gaseous refrigerant.
  • the height is appropriately set depending on dimensions and the like.
  • the discharge pipe 14 is connected to the upper end of the sealed container 10, specifically, the upper lid 10a.
  • the discharge pipe 14 is connected to the four-way valve 101.
  • the accumulator 2 includes a cylindrical container 61 whose both ends are closed, and a gas-liquid separator 62 provided in the container 61.
  • the suction pipe 13 is inserted into the inside from the lower end portion of the container 61, the suction pipe 13 extends to a position directly below the gas-liquid separation section 62, and the refrigerant returns to the upper end portion of the container 61. Is connected.
  • the return pipe 63 is connected to the four-way valve 101.
  • the gas-liquid separation unit 62 is a refrigerant guiding means for preventing the refrigerant returned from the return pipe 63 from directly entering the suction pipes 13 and 13 directly below. That is, the gas-liquid separation unit 62 is formed so that the gas-liquid mixed refrigerant returned from the return pipe 63 can collide, and the collided gas-liquid mixed refrigerant can be guided toward the inner peripheral surface of the container 61. ing.
  • the accumulator 2 is a so-called gas-liquid separator capable of storing a liquid refrigerant and lubricating oil below the container 61 by the gas-liquid separator 62 and supplying a gaseous refrigerant from the suction pipe 13.
  • the inner diameter cross-sectional area of the vessel 61 of the accumulator 2 Aac (mm 2)
  • an inner-diameter cross-sectional area of the first, second cylinder chambers 21a, 22a ( The inner diameter sectional area of one cylinder chamber)
  • the total inner diameter sectional area (the sum of the inner diameter sectional areas of the two suction pipes) of the extension portions of the suction pipes 13 and 13 is As (mm 2 ).
  • the total excluded volume (the sum of the excluded volumes of the first and second cylinders 21 and 22) of the rotary compression mechanism 11 of the hermetic compressor 1 is Vcy (cc), and the suction pipe 13 from the bottom surface of the container 61 of the accumulator 2
  • the liquid storage capacity up to the upper end of the first cylinder chamber is Vac (cc)
  • the inner diameters of the first and second cylinder chambers 21a and 22a are ⁇ Dcy (mm)
  • the distance between the axial center of the first cylinder 21 and the axial center of the second cylinder 22 is Lc (mm)
  • the connection portions of the two suction pipes 13 and 13 with the first cylinder 21 and the second cylinder 22 Ap / Acy ⁇ 4, where Lp (mm) 0.12 ⁇ As / Acy ⁇ 0.25 Vac / Vcy ⁇ 20 0.9 ⁇ L / Dc
  • the inner diameter cross-sectional area Aac of the accumulator 2 is the opening area of the trunk portion of the container 61 of the accumulator 2.
  • the total inner diameter cross-sectional area As of the extension part in the accumulator of the suction pipes 13 and 13 is the sum of the opening areas of the two suction pipes 13 extended into the accumulator 2.
  • the total excluded volume Vcy of the first and second cylinders 21 and 22 is substantially equal to the excluded volume of the first cylinder 21 that is the volume between the inner peripheral surface of the first cylinder chamber 21a and the outer peripheral surface of the roller 24. 2 is the sum of the displacement volume of the first cylinder 22 which is the volume between the inner peripheral surface of the cylinder chamber 22a and the outer peripheral surface of the roller 24.
  • the liquid storage capacity Vac of the accumulator 2 is a capacity capable of storing a liquid refrigerant and lubricating oil therein when the accumulator 2 performs gas-liquid separation, and specifically, a suction pipe 13 in the accumulator 2.
  • 13 is the volume up to the water level where the liquid refrigerant and lubricating oil do not enter the liquid storage capacity.
  • the rotor 52 is rotated by supplying power to the motor unit 12 of the hermetic compressor 1 by a driving device such as an inverter.
  • the rotating shaft 23 fixed to the rotor 52 rotates.
  • the crank eccentric portions 28 and 28 and the rollers 24 and 24 are eccentrically rotated by the rotation of the rotating shaft 23.
  • the refrigerant sucked into the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a is compressed.
  • the first and second on-off valves 35 and 38 are opened, and the refrigerant compressed from the first discharge hole 34 and the second discharge hole 37 is in the first valve cover 33. And, it is discharged into the sealed container 10 through the second valve cover 36. The refrigerant discharged into the sealed container 10 moves to the four-way valve 101 via the discharge pipe 14.
  • the four-way valve 101 connects the secondary side of the hermetic compressor 1 and the outdoor heat exchanger 102.
  • the refrigerant compressed by the hermetic compressor 1 passes through the outdoor heat exchanger 102 and is condensed by exchanging heat with the outside air.
  • the condensed refrigerant passes through the indoor heat exchanger 104 via the expansion device 103, exchanges heat with the indoor air, evaporates, and cools the indoor air.
  • the refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 104 passes through the four-way valve 101 and moves to the accumulator 2.
  • the refrigerant that has moved into the accumulator 2 is stored in the accumulator 2 by the gas-liquid separator 62, and the gaseous refrigerant is sucked into the hermetic compressor 1 from the suction pipe 13. .
  • the stored lubricating oil is sucked from the oil return hole 13a and is sucked into the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a together with the gaseous refrigerant.
  • the air conditioner 100 performs heat exchange as a cooling operation.
  • the four-way valve 101 connects the secondary side of the hermetic compressor 1 and the indoor heat exchanger 104.
  • the refrigerant compressed by the hermetic compressor 1 passes through the indoor heat exchanger 104, exchanges heat with indoor air, and is condensed.
  • the condensed refrigerant passes through the outdoor heat exchanger 102 via the expansion device 103 and evaporates by exchanging heat with outdoor air in the outdoor heat exchanger 102.
  • the evaporated refrigerant is separated into gas and liquid via the four-way valve 101 and the accumulator 2 and is sucked into the hermetic compressor 1.
  • the air conditioner 100 performs heat exchange as a heating operation.
  • the inner diameter sectional area Aac (mm 2 ) of the container 61 of the accumulator 2 and the inner diameter sectional area of the first and second cylinder chambers 21a and 22a (the inner diameter sectional area of one cylinder chamber).
  • the ratio Aac / Acy to Acy (mm 2 ) is larger than 4, the inner diameter of the accumulator 2 is increased, the entire hermetic compressor 1 is enlarged, the weight balance is deteriorated, and the installation property is also lowered.
  • the hermetic compressor 1 according to the present embodiment can reduce the accumulator and the hermetic compressor 1 as a whole by reducing the ratio Aac / Acy to 4 or less, and can improve the weight balance and installability. .
  • the ratio Aac / Acy is simply 4 or less, the inner diameter of the accumulator 2 becomes small, and the gas-liquid separation function may be lowered. Therefore, as a result of various experiments, the liquid storage capacity Vac from the bottom surface of the container 61 of the accumulator 2 to the upper end of the suction pipe 13 and the total displacement volume (the first and second cylinders 21 and 22 of the first and second cylinders 21 and 22).
  • Vac / Vcy which is a ratio of Vcy (sum of excluded volumes)
  • the total inner diameter cross-sectional area (the sum of the inner diameter cross-sectional areas of the two suction pipes) As and the inner diameter cross-sectional areas of the first and second cylinder chambers 21a and 22a (one The ratio As / Acy of the inner diameter cross-sectional area of the cylinder chamber) Acy (mm 2 ), the suction loss of the extension portion in the accumulator of the suction pipes 13 and 13, the ratio Ws / Wth of the compressor theoretical work Wth,
  • the horizontal axis is the ratio As / Acy
  • the vertical axis is the ratio Ws / Wth. From FIG. 3, as As / Acy decreases, Ws / Wth increases.
  • Ws / Wth increases.
  • Ws / Wth that is, the ratio of the suction loss to the compressor theoretical work. It can be seen that increases rapidly.
  • the suction loss Ws of the suction pipes 13 and 13 in the accumulator 2 with respect to the compressor theoretical work Wth is approximately 2% or less. It becomes possible to do.
  • the compressor theoretical work Wth is a theoretical work derived by design calculation of the hermetic compressor 1.
  • FIG. 3 shows a configuration using two cylinders of the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in the present embodiment, in which the heights of the first cylinder 21 and the second cylinder 22 are each 18 mm, One cylinder 21 and second cylinder 22 are each 22 mm high, one cylinder type hermetic compressor with only one cylinder, cylinder height is 20 mm, one cylinder type hermetic Four types of hermetic compressors with a cylinder height of 25 mm were prepared and their measurement characteristics are shown. As shown in FIG. 3, the characteristics of the four types of hermetic compressors overlap on substantially the same curve. In the above four types of hermetic compressors, the inner diameter of each cylinder chamber is 43 mm, and the above characteristics are measured by adjusting the operation speed so that the refrigerant is R410A and the refrigeration capacity is 15 kW. is there.
  • FIG. 4 shows the total inner diameter sectional area As of the extension portion of the suction pipe in the accumulator in the hermetic compressor 1 and the area ratio As / Acy of the inner diameter sectional area Acy of one cylinder chamber, and the inner extension of the suction pipe in the accumulator. It is explanatory drawing which shows the relationship when the in-pipe flow velocity Vs (m / s) of an exit part is made into the vertical axis
  • the suction pipe 13 in the accumulator 2 is provided with an oil return hole 13a for returning the lubricating oil stored in the accumulator 2, and the lubricating oil is supplied from the oil return hole 13a to the first cylinder chamber 21a and the second cylinder chamber 22a. return.
  • the pipe flow velocity Vs decreases, there is a possibility that the oil return from the oil return hole 13a is not sufficiently performed.
  • FIG. 5 shows the relationship between the area ratio As / Acy in the hermetic compressor 1 at the rated rotation speed (60 rps) and the high speed rotation speed (125 rps), and the ratio Ws / Wth of the suction loss, Ws, and the compressor theoretical work Wth. It is explanatory drawing shown.
  • L / Dcy is smaller than 0.9, the height (thickness) of the first and second cylinders 21 and 22 is reduced, the suction port connecting the suction pipes 13 and 13 is also reduced, and the suction loss is reduced.
  • L / Dcy is larger than 1.1, the distance between the bearings becomes long, the rotating shaft is bent by the compressive load, and the performance is lowered.
  • the distance Lp between the axes of the suction pipes 13 and 13 can be increased. That is, when the suction pipes 13 and 13 are connected to the sealed container 10, the members that connect the suction pipes 13 and 13 are connected to the sealed container 10 by welding. For this reason, it is possible to prevent a decrease in strength due to welding by setting the distance Lp between the axes of the suction pipes 13 and 13 as large as possible.
  • the above configuration allows the suction loss even when the hermetic compressor 1 is operated at high speed rotation. Can be prevented, and the suction loss can be reduced.
  • the air conditioner 100 using the hermetic compressor 1 it is possible to reliably return oil and improve reliability.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 using the hermetic compressor 1 of the present embodiment it is not limited to the refrigeration cycle apparatus 100 using the hermetic compressor 1 of the present embodiment.
  • the hermetic compressor 1 of the above-described embodiment the configuration in which the two cylinders of the first cylinder 21 and the second cylinder 22 are used as the cylinder has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of cylinders may be one or three or more.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 demonstrated the structure which has the four-way valve 101 as the air conditioner 100 in the example mentioned above, it is not limited to this, For example, it does not have the four-way valve 101, and heating operation or cooling operation
  • the refrigerating cycle apparatus 100 which performs only this may be sufficient, and the refrigerating cycle apparatus other than an air conditioner may be sufficient.
  • the hermetic compressor 1 has been described using a configuration in which the roller 24 and the blade are separate from each other, but the present invention is not limited thereto.
  • the same effect can be obtained in a swing type hermetic compressor in which a roller and a blade are integrated.
  • Second open / close valve 51 ... Stator, 52 ... Rotor, 61 ... Container, 62 ... Gas-liquid separator, 63 ... Return pipe, 100 ... Refrigeration cycle apparatus (air conditioner), 101 ... Four-way valve, 102 ... Outdoor Heat exchanger 103 ... Expansion device 104 ... Indoor heat exchanger

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Abstract

　実施形態の冷凍サイクル装置に用いられる密閉型圧縮装置は、密閉ケース内に回転圧縮機構部を収納し、密閉ケースの外側にアキュムレータを設ける。密閉型圧縮装置は、アキュムレータ内に延出されて接続された一本以上の吸込管を介して作動流体を回転圧縮機構部に吸込む。回転圧縮機構部は、シリンダ室を形成する一つ以上のシリンダを備える。　密閉型圧縮機は、アキュムレータの内径断面積をＡａｃ（ｍｍ２）、一つのシリンダ室の内径断面積をＡｃｙ（ｍｍ２）、アキュムレータ内の吸込管上端までの貯液容量をＶａｃ（ｃｃ）、回転圧縮機構部の総排除容積をＶｃｙ（ｃｃ）、及び、吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積をＡｓ（ｍｍ２）としたときに、Ａａｃ／Ａｃｙ≦４、Ｖａｃ／Ｖｃｙ≧２０、Ａｓ／Ａｃｙ≧０．１２、の関係を有する。

Description

密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置
　本発明の実施形態は、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。
　空気調和機等の冷凍サイクル装置には、密閉型圧縮機で圧縮した冷媒を、密閉型圧縮機に四方弁を介して接続された室外熱交換器、膨張装置及び室内熱交換器にサイクル状に通過させる技術が知られている。この冷凍サイクル装置に用いられる密閉型圧縮機は、その内部に回転圧縮機構部を有するとともに、その吸込み側に、液バックを防止するアキュムレータが用いられる。また、密閉型圧縮機は、インバータによりその回転数を可変可能に形成されている。
特開２００３－２２７４８６号公報
　このような密閉型圧縮機においては、従来、定格回転数、例えば６０ｒｐｓの回転数で運転したときの特性が良くなるように設計を行なっていた。そして、このような定格回転数での運転においては、吸込損失が問題となることはなかったため、吸込損失に対する十分な考慮はなされていなかった。しかしながら、定格回転数以外の回転数、例えば高速回転数において運転すると吸込損失が増大し、性能が大幅に低下する場合があることが判明した。
　そこで、本発明が解決しようとする課題は、高速回転時における吸込損失が低減可能な密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することにある。
　実施形態の密閉型圧縮機は、密閉ケース内に回転圧縮機構部を収納するとともに、前記密閉ケースの外側にアキュムレータを設け、前記アキュムレータ内に延出されて接続された一本以上の吸込管を介して作動流体を前記回転圧縮機構部に吸込む密閉型圧縮機において、前記回転圧縮機構部は、シリンダ室を形成する一つ以上のシリンダを備え、前記アキュムレータの内径断面積をＡａｃ（ｍｍ２）、一つの前記シリンダ室の内径断面積をＡｃｙ（ｍｍ２）、前記アキュムレータ内の前記吸込管上端までの貯液容量をＶａｃ（ｃｃ）、前記回転圧縮機構部の総排除容積をＶｃｙ（ｃｃ）、及び、前記吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積をＡｓ（ｍｍ２）としたときに、Ａａｃ／Ａｃｙ≦４、Ｖａｃ／Ｖｃｙ≧２０、Ａｓ／Ａｃｙ≧０．１２と構成する。
図１は、実施形態の冷凍サイクル装置の構成を模式的に示す説明図である。 図２は、同冷凍サイクル装置に用いられる密閉型圧縮機の構成を示す断面図である。 図３は、同密閉型圧縮機における総内径断面積及びシリンダ内径断面積の面積比と吸込損失との関係を示す説明図である。 図４は、同密閉型圧縮機における総内径断面積及びシリンダ内径断面積の面積比と管内流速との関係を示す説明図である。 図５は、同密閉型圧縮機における総内径断面積及びシリンダ内径断面積の面積比と吸込損失との関係を示す説明図である。
　本実施形態に係る密閉型圧縮機１を用いた冷凍サイクル装置１００を、図１乃至図５を用いて説明する。　
　図１は本実施形態に係る冷凍サイクル装置１００の構成を模式的に示す説明図、図２は冷凍サイクル装置１００に用いられる密閉型圧縮機１及びアキュムレータ２の構成を示す断面図、図３は密閉型圧縮機１における吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積Ａｓと一つのシリンダ室の内径断面積Ａｃｙの面積比Ａｓ／Ａｃｙと、吸込管のアキュムレータ内延出部の吸込損失Ｗｓと圧縮機理論仕事Ｗｔｈの吸込損失率Ｗｓ／Ｗｔｈとの関係を示す説明図、図４は密閉型圧縮機１における吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積Ａｓと一つのシリンダ室の内径断面積Ａｃｙの面積比Ａｓ／Ａｃｙと吸込管のアキュムレータ内延出部の管内流速Ｖｓとの関係を示す説明図、図５は定格運転及び高速運転における密閉型圧縮機１における面積比Ａｓ／Ａｃｙと吸込損失率Ｗｓ／Ｗｔｈとの関係を示す説明図である。
　冷凍サイクル装置１００は、空気調和機に用いられる。以下、冷凍サイクル装置１００を空気調和機１００として説明する。
　図１に示すように、空気調和機１００は、吸込み側にアキュムレータ２を有する密閉型圧縮機１と、四方弁１０１と、熱源側熱交換器である室外熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、利用側熱交換器である室内熱交換器１０４と、を備えている。空気調和機１００は、密閉型圧縮機１、四方弁１０１、室外熱交換器１０２、膨張装置１０３及び室内熱交換器１０４がサイクル状に連通されている。
　空気調和機１００は、密閉型圧縮機１のアキュムレータ２の吸込み側に四方弁１０１が接続される。また、空気調和機１００は、密閉型圧縮機１の吐出側に四方弁１０１が接続される。空気調和機１００は、四方弁１０１に、室外熱交換器１０２、膨張装置１０３及び室内熱交換器１０４が順次接続され、四方弁１０１の流路を切り換えることで、密閉型圧縮機１から吐出された冷媒の流れ方向を切換可能に形成されている。
　密閉型圧縮機１は、密閉容器１０と、密閉容器１０内の下部に設けられた回転圧縮機構部１１と、密閉容器１０の上部に設けられた電動機部１２と、密閉容器１０に設けられた冷媒の吸込管１３と、密閉容器１０に設けられた冷媒の吐出管１４と、を備えている。また、密閉型圧縮機１は、吸込管１３に接続されたアキュムレータ２を備えている。
　密閉容器１０は、その上部に、その内部を密閉する上蓋１０ａを備え、内部に回転圧縮機構部１１及び電動機部１２を収納後、上蓋１０ａが溶接等により固定されることで密閉される。
　回転圧縮機構部１１は、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２と、回転軸２３と、一対のローラ２４と、軸受２５と、仕切板２６と、ブレードと、を備えている。
　第１シリンダ２１は、円柱状の第１シリンダ室２１ａを形成する。また、第１シリンダ２１は、第１シリンダ室２１ａと連通するブレード収納溝、及び、吸込管１３に接続され、第１シリンダ室２１ａと連通する吸込口を備えている。ブレード収納溝には、ブレードが第１シリンダ室２１ａに対して突没自在に収容される。
　第１シリンダ２１は、外形寸法が密閉容器１０の内径寸法よりも僅かに小に形成されている。第１シリンダ２１は、密閉容器１０内に挿入され、密閉容器１０外部からの溶接加工によって密閉容器１０の内周面に位置決め固定される。なお、第１シリンダ２１は、密閉容器１０に固定された場合に、第１シリンダ２１の下方の空間と第１シリンダ２１の上方の空間を連通させる連通孔２１ｂを備えている。
　第２シリンダ２２は、円柱状の第２シリンダ室２２ａを形成する。また、第２シリンダ２２は、第２シリンダ室２２ａと連通するブレード収納溝、及び、吸込管１３に接続され、第２シリンダ室２２ａと連通する吸込口を備えている。ブレード収納溝には、ブレードが第２シリンダ室２２ａに対して突没自在に収容される。
　第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２は、互いに外形形状及び寸法が相違し、且つ、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａの内径寸法及び高さ寸法が同一となるよう設定されている。
　回転軸２３は、第１シリンダ室２１ａ内及び第２シリンダ室２２ａ内に挿通されるとともに、軸受２５により枢支される。回転軸２３は、第１シリンダ室２１ａ内及び第２シリンダ室２２ａに位置する部位に、例えば略１８０度の位相差を有するクランク偏心部２８を備えている。
　２つのクランク偏心部２８の偏心量は同一であり、その高さ寸法は第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａの高さ寸法より若干小に形成される。
　ローラ２４は、クランク偏心部２８にそれぞれ係合され、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａ内を摺動可能、且つ、ブレードの端部と摺動可能に形成されている。ローラ２４は、その高さ寸法が、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａの高さ寸法と略同一に形成される。
　一対のローラ２４は、位相差を有するクランク偏心部２８にそれぞれ設けられるため、互いに略１８０°の位相差がある。ローラ２４は、第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａ内で偏心回転する。第１、第２シリンダ室２１ａ，２２ａの内径寸法及び高さ寸法が同一であり、かつ、２つのクランク偏心部２８，２８の偏心量が同一であるため、これら第１、第２シリンダ２１、２２の排除容積は同一である。
　軸受２５は、第１シリンダ室２１ａの上方を覆う第１シリンダ２１の上面部に設けられた主軸受３１と、第２シリンダ室２２ａの下方を覆う第２シリンダ２２の下面部に設けられた副軸受３２と、を備えている。軸受２５は、主軸受３１及び副軸受３２により、回転軸２３を枢支可能に形成されている。
　主軸受３１は、第１シリンダ室２１ａの上面を形成し、ローラ２４が摺動する。主軸受３１には、その上方を覆うように第１バルブカバー３３が設けられている。また、主軸受３１は、冷媒を第１シリンダ室２１ａから第１バルブカバー３３へ案内する第１吐出孔３４と、第１吐出孔３４を開閉する第１開閉弁３５と、を備えている。
　副軸受３２は、第２シリンダ室２２ａの下面を形成し、ローラ２４が摺動する。副軸受
３２には、その下方を覆うように第２バルブカバー３６が設けられている。また、副軸受３２は、冷媒を第２シリンダ室２２ａから第２バルブカバー３６へ案内する第２吐出孔３７と、第２吐出孔３７を開閉する第２開閉弁３８と、を備えている。
　なお、第１シリンダ２１、第２シリンダ２２、仕切板２６、主軸受３１、副軸受３２、第１バルブカバー３３及び第２バルブカバー３６はボルトＢ等により一体に結合され、第１シリンダ２１を介して密閉容器１０に固定される。
　仕切板２６は、その外径寸法が第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａの内径寸法より大であって、且つ、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の外形寸法よりも小径に形成されている。仕切板２６は、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａを覆うように配置される。
　ブレードは、その高さ寸法が第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａの高さ寸法と略同一に形成される。ブレードは、その先端が例えば半円筒状に形成されている。ブレードは、例えば背圧がその背面に印加されることで、当該背圧によりローラ２４に向かって押圧され、ローラ２４の回転角度に係らず、その先端がローラ２４の外周面に線接触可能に形成されている。
　ブレード収納溝はブレードが、吸込口及び第１、第２吐出口３４，３７との間を区画するようにそれぞれ第１、第２シリンダ２１，２２に設けられる。ブレードは、ローラ２４に接触することで、第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａを、吸込室と圧縮室とに区画する。
　電動機部１２は、密閉容器１０の内面に固定される固定子５１と、この固定子５１の内側に所定の間隔を存して配置され、且つ、回転軸２３に固定される回転子５２とを備えている。電動機部１２は、例えば運転周波数を可変するインバータに接続される。なお、インバータは、このインバータを制御する制御部に電気的に接続され、必要に応じて、回転軸２３の回転数を任意の回転数で回転させる。
　２本の吸込管１３は、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の吸込口にそれぞれ接続されている。また、吸込管１３は、密閉容器１０から突出した中途部において略９０度で上方に折曲されてアキュムレータ２内に延出されるとともに、その端部が、アキュムレータ２の所定の高さに配置される。なお、アキュムレータ２内に延出された吸込管１３の端部の高さは、その高さによって、アキュムレータ２内に貯液可能な液状の冷媒及び潤滑油の容量が変わるため、必要に応じて適宜設定される。
　また、吸込管１３は、アキュムレータ２内に延出された部位であって、アキュムレータ２の底面から高さ方向の所定の位置に、油戻孔１３ａを備えている。なお、当該油戻孔１３ａは、アキュムレータ２内の下方に溜まる潤滑油を、気体状の冷媒と同時に第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａに供給可能であればよく、アキュムレータ２の容量や寸法等により、その高さは適宜設定される。
　吐出管１４は、密閉容器１０の上端部、具体的には上蓋１０ａに接続されている。この吐出管１４は、四方弁１０１に接続される。
　アキュムレータ２は、その両端が閉塞された円筒形状の容器６１と、容器６１内に設けられた気液分離部６２と、を備えている。アキュムレータ２は、容器６１の下端部からその内部に吸込管１３が挿入されるとともに、気液分離部６２の直下まで吸込管１３が延出され、容器６１の上端部に冷媒が戻る戻り管６３が接続される。なお、戻り管６３は、四方弁１０１に接続される。
　気液分離部６２は、直下の吸込管１３，１３に、戻り管６３から戻った冷媒が直接進入することを防止する冷媒の案内手段である。即ち、気液分離部６２は、戻り管６３から戻った気液混合の冷媒が衝突可能、且つ、当該衝突した気液混合の冷媒を、容器６１の内周面方向へと案内可能に形成されている。
　アキュムレータ２は、気液分離部６２により液状の冷媒及び潤滑油を容器６１下方に貯留するとともに、気体の冷媒を吸込管１３から供給可能な、所謂気液分離器である。
　また、このような密閉型圧縮機１は、図２に示すように、アキュムレータ２の容器６１の内径断面積をＡａｃ（ｍｍ２）、第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａの内径断面積（一つのシリンダ室の内径断面積）をＡｃｙ（ｍｍ２）、吸込管１３，１３のアキュムレータ内延出部の総内径断面積（２本の吸込管の内径断面積の和）をＡｓ（ｍｍ２）、密閉型圧縮機１の回転圧縮機構部１１の総排除容積（第１及び第２シリンダ２１，２２の排除容積の和）をＶｃｙ（ｃｃ）、アキュムレータ２の容器６１の底面から吸込管１３の上端までの貯液容量をＶａｃ（ｃｃ）、第１、第２シリンダ室２１ａ，２２ａの内径（一つのシリンダ室の内径）をφＤｃｙ（ｍｍ）、第１シリンダ２１上面及び第２シリンダ２２下面間の軸方向距離をＬ（ｍｍ）、第１シリンダ２１の軸方向中心と第２シリンダ２２の軸方向中心間の距離をＬｃ（ｍｍ）、並びに、２つの吸込管１３，１３の第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２との接続部位の軸心間距離をＬｐ（ｍｍ）とすると
　Ａａｃ／Ａｃｙ≦４　
　０．１２≦Ａｓ／Ａｃｙ≦０．２５　
　Ｖａｃ／Ｖｃｙ≧２０　
　０．９≦Ｌ／Ｄｃｙ≦１．１　
　Ｌｐ＞Ｌｃ　
　となるように、密閉型圧縮機１の各寸法が設定されている。
　なお、アキュムレータ２の内径断面積Ａａｃとは、アキュムレータ２の容器６１の胴部の開口面積である。吸込管１３，１３のアキュムレータ内延出部の総内径断面積Ａｓとは、アキュムレータ２内に延出されている２本の吸込管１３の開口面積の和である。また、第１、第２シリンダ２１，２２の総排除容積Ｖｃｙとは、略第１シリンダ室２１ａの内周面とローラ２４外周面間の容積である第１シリンダ２１の排除容積と、略第２シリンダ室２２ａの内周面とローラ２４外周面間の容積である第１シリンダ２２の排除容積との和である。
　アキュムレータ２の貯液容量Ｖａｃとは、アキュムレータ２が気液分離を行う際に、その内部に液状の冷媒及び潤滑油を貯留可能な容量であり、具体的には、アキュムレータ２内の吸込管１３，１３に当該液状の冷媒及び潤滑油が浸入しない水位までの体積が貯液容量となる。
　このように構成された密閉型圧縮機１を用いた空気調和機１００では、まず密閉型圧縮機１の電動機部１２にインバータ等の駆動装置により電源を供給することにより回転子５２が回転し、回転子５２に固着された回転軸２３が回転する。回転軸２３の回転により、クランク偏心部２８，２８及びローラ２４，２４は偏心回転する。このローラ２４，２４の回転摺動により、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａに吸込まれた冷媒が圧縮される。
　ローラ２４，２４、が所定の位置まで移動すると、第１、第２開閉弁３５，３８が開状態となり、第１吐出孔３４及び第２吐出孔３７から圧縮された冷媒が第１バルブカバー３３及び第２バルブカバー３６を介して密閉容器１０内へと吐出される。当該密閉容器１０内へと出された冷媒は、吐出管１４を介して四方弁１０１へと移動する。
　ここで、空気調和機１００の冷房運転時においては、四方弁１０１は、密閉型圧縮機１の二次側と室外熱交換器１０２とを接続する。図１の実線の矢印Ｃに示すように、密閉型圧縮機１で圧縮された冷媒は、室外熱交換器１０２を通過し、外気と熱交換して凝縮される。次に凝縮された冷媒は、膨張装置１０３を介して室内熱交換器１０４を通過し、室内空気と熱交換を行い、蒸発し、室内空気を冷却する。
　室内熱交換器１０４を通過した冷媒は、四方弁１０１を通過してアキュムレータ２に移動する。アキュムレータ２内に移動した冷媒は、気液分離部６２により液状の冷媒及び潤滑油がアキュムレータ２内に貯留され、気体状の冷媒が、吸込管１３から密閉型圧縮機１内へと吸込まれる。また、このとき、油戻孔１３ａから、貯留された潤滑油が吸込まれ、気体状の冷媒とともに、第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａ内へと吸込まれる。この繰り返しにより、空気調和機１００は、冷房運転として熱交換を行う。
　なお、空気調和機１００の暖房運転時においては、四方弁１０１は、密閉型圧縮機１の二次側と室内熱交換器１０４とを接続する。図１の破線の矢印Ｈに示すように、密閉型圧縮機１で圧縮された冷媒は、室内熱交換器１０４を通過し、室内空気と熱交換を行い、凝縮される。凝縮した冷媒は、膨張装置１０３を介して室外熱交換器１０２を通過し、室外熱交換器１０２において室外空気と熱交換を行い蒸発する。この蒸発した冷媒は、四方弁１０１及びアキュムレータ２を介して気液分離がなされて密閉型圧縮機１に吸込まれる。この繰り返しにより、空気調和機１００は、暖房運転として熱交換を行う。
　次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機１の上記各寸法設定の根拠を、図３乃至図５を用いて具体的に説明する。
　ローラ２４を用いた密閉型圧縮機１において、アキュムレータ２の容器６１の内径断面積Ａａｃ（ｍｍ２）と第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａの内径断面積（一つのシリンダ室の内径断面積）Ａｃｙ（ｍｍ２）との比Ａａｃ／Ａｃｙが４より大きくなると、アキュムレータ２の内径が大きくなり、密閉型圧縮機１全体が大型化し、重量バランスが悪くなり、また設置性も低下する。これに対し、本実施形態の密閉型圧縮機１は、上記比Ａａｃ／Ａｃｙを４以下とすることで、アキュムレータ及び密閉型圧縮機１全体が小型となり、且つ、重量バランス及び設置性を向上できる。
　また、上記比Ａａｃ／Ａｃｙを単純に４以下とすると、アキュムレータ２の内径が小さくなり、その気液分離機能が低下する虞がある。そのため、種々実験を重ねた結果、アキュムレータ２の容器６１の底面から吸込管１３の上端までの貯液容量Ｖａｃと、回転圧縮機構部１１の総排除容積（第１、第２シリンダ２１，２２の排除容積の和）Ｖｃｙの比であるＶａｃ／Ｖｃｙを２０以上とすることにより、十分な貯液容量を確保できて液バックを防止することが可能であった。
　さらに、吸込管１３，１３のアキュムレータ内延出部の総内径断面積（２本の吸込管の内径断面積の和）Ａｓと第１、第２シリンダ室２１ａ、２２ａの内径断面積（一つのシリンダ室の内径断面積）Ａｃｙ（ｍｍ２）の比Ａｓ／Ａｃｙと、吸込管１３，１３のアキュムレータ内延出部の吸込損失とＷｓと圧縮機理論仕事Ｗｔｈの比Ｗｓ／Ｗｔｈには、図３に示すような関係ある。すなわち、図３は、横軸を上記比Ａｓ／Ａｃｙにし、縦軸を上記比Ｗｓ／Ｗｔｈにしたものである。この図３から、Ａｓ／Ａｃｙが小さくなるにしたがって、Ｗｓ／Ｗｔｈが大きくなり、特に、Ａｓ／Ａｃｙが０．１２よりも小さくなると、Ｗｓ／Ｗｔｈ、すなわち、圧縮機理論仕事に対する吸込損失の比率が急激に大きくなることが分かる。
　以上のとおり、Ａｓ／Ａｃｙを０．１２以上とすることで、図３に示すように、圧縮機理論仕事Ｗｔｈに対するアキュムレータ２内の吸込管１３，１３の吸込損失Ｗｓを、略２％以下とすることが可能となる。ここで、圧縮機理論仕事Ｗｔｈとは、密閉型圧縮機１の設計計算によって導き出される理論仕事である。
　なお、図３は、本実施形態における第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の二つのシリンダを用いた構成で、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の高さをそれぞれ１８ｍｍにしたものと、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の高さをそれぞれ２２ｍｍにしたもの、シリンダを１個だけ備えた１シリンダタイプの密閉型圧縮機で、シリンダの高さを２０ｍｍにしたもの、１シリンダタイプの密閉型圧縮機で、シリンダの高さを２５ｍｍにしたものの４種類の密閉型圧縮機を作成し、その測定特性を示している。図３に示すように、４種類の密閉型圧縮機の特性とも略同一曲線上に重なっている。上記４種類の密閉型圧縮機は、各シリンダ室の内径は４３ｍｍにされており、上記特性は、冷媒をＲ４１０Ａとし、冷凍能力が１５ｋｗとなるように運転回転数を調整して測定したものである。
　図３から明らかなように、Ａｓ／Ａｃｙ≧０．１２とすることで、シリンダの数や、容積に係らず、吸込損失率Ｗｓ／Ｗｔｈ（％）を低減させることが可能となり、吸込損失の急激な増大を防ぐことが可能となる。
　図４は密閉型圧縮機１における吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積Ａｓと一つのシリンダ室の内径断面積Ａｃｙの面積比Ａｓ／Ａｃｙを横軸にし、吸込管のアキュムレータ内延出部の管内流速Ｖｓ（ｍ／ｓ）を縦軸にしたときの関係を示す説明図である。
　Ａｓ／Ａｃｙを０．１２以上とした場合、図４に示すように、Ａｓ／Ａｃｙが大きくなるにつれて一つのシリンダ及び二つのシリンダを用いたいずれにおいてもアキュムレータ２内の吸込管１３の管内流速Ｖｓ（ｍ／ｓ）は減少傾向にある。
　アキュムレータ２内の吸込管１３には、アキュムレータ２に貯留した潤滑油を戻す油戻孔１３ａから設けられており、当該油戻孔１３ａから潤滑油を第１シリンダ室２１ａ及び第２シリンダ室２２ａに戻す。ここで、管内流速Ｖｓが減少すると、当該油戻孔１３ａからの油戻りが十分に行われない虞がある。
　しかし、図４に示すように、Ａｓ／Ａｃｙ≦０．２５を満たすことで、管内流速Ｖｓは１（ｍ／ｓ）以上に保つことが可能となり、油戻孔１３ａによる油戻しを確実に行うことが可能となる。
　図５は定格回転数（６０ｒｐｓ）と高速回転数（１２５ｒｐｓ）における密閉型圧縮機１における上記面積比Ａｓ／Ａｃｙと、吸込損失とＷｓと圧縮機理論仕事Ｗｔｈの比Ｗｓ／Ｗｔｈとの関係を示す説明図である。
　図５から明らかなように、０．１２≦Ａｓ／Ａｃｙ≦０．２５及びＶａｃ／Ｖｃｙ≧２０とすることで、定格回転数（６０ｒｐｓ）だけでなく、高速回転数（１２５ｒｐｓ）においても、吸込損失率Ｗｓ／Ｗｔｈ（％）を低減させることが可能となり、吸込損失の増大を防ぐことが可能となる。
　また、第１シリンダ２１上面及び第２シリンダ２２下面間の軸方向距離Ｌ（ｍｍ）と、第１、第２シリンダ２１，２２の内径（一つのシリンダ室の内径）φＤｃｙ（ｍｍ）との比Ｌ／Ｄｃｙを０．９よりも小さくすると、第１及び第２シリンダ２１，２２の高さ（厚さ）が小さくなり、吸込管１３，１３を接続する吸込口も小さくなって、吸込損失がおおきくなる。一方、Ｌ／Ｄｃｙが１．１よりも大きくなると、軸受間距離が長くなって回転軸が圧縮荷重で撓み、性能が低下する。
　これに対し、０．９≦Ｌ／Ｄｃｙ≦１．１とすることで、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の吸込口を大きく確保することが可能となり、且つ、軸受間距離の増大が抑制可能となり、性能低下を防止することが可能となる。
　さらに、第１シリンダ２１の軸方向中心と第２シリンダ２２の軸方向中心間の距離Ｌｃ（ｍｍ）と、２つの吸込管１３，１３の第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２との接続部位の軸心間距離Ｌｐ（ｍｍ）の関係を、Ｌｐ＞Ｌｃとすることで、吸込管１３，１３の軸心間距離Ｌｐを大とすることが可能となる。即ち、密閉容器１０に吸込管１３，１３を接続する場合には、溶接により、吸込管１３，１３を接続する部材が密閉容器１０に接続される。このため、吸込管１３，１３の軸心間距離Ｌｐを極力大とすることで、溶接による強度の低下を防止することが可能となる。
　上述したように、本実施形態に係る密閉型圧縮機１を用いた空気調和機１００によれば、上記構成とすることで、密閉型圧縮機１を高速回転時にて運転させても、吸込み損失の急激な増大を防止し、吸込損失の低減が可能となる。また、密閉型圧縮機１を用いた空気調和機１００によれば、油戻しを確実に行い、信頼性を向上させることが可能となる。
　なお、本実施形態の密閉型圧縮機１を用いた冷凍サイクル装置１００に限定されるものではない。上述した実施形態の密閉型圧縮機１では、シリンダとして、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２２の二つのシリンダを用いる構成を説明したが、これに限定されない。上述したＡａｃ／Ａｃｙ≦４、０．１２≦Ａｓ／Ａｃｙ≦０．２５、及び、Ｖａｃ／Ｖｃｙ≧２０の関係においては、シリンダは一つであってもよく、３以上であってもよい。
　このような構成とすることで、図３及び図４に示すように、一つのシリンダであっても、二つのシリンダを用いた本実施形態の密閉型圧縮機１と同様に、吸込損失の低減が可能、且つ、油戻しのための吸込管１３の管内流速Ｖｓとすることが可能となる。また、三つのシリンダであっても同様の効果を得ることが可能である。
　また、上述した例では、冷凍サイクル装置１００は、空気調和機１００として、四方弁１０１を有する構成を説明したがこれに限定されず、例えば、四方弁１０１を有さず、暖房運転又は冷房運転のみを行う冷凍サイクル装置１００であっても良く、空気調和機以外の冷凍サイクル装置であっても良い。
　さらに、上述した例では、密閉型圧縮機１は、ローラ２４とブレードが別体の構成を用いて説明したがこれに限定されない。例えば、ローラ及びブレードが一体となったスイングタイプの密閉型圧縮機においても同等の効果が得られる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…密閉型圧縮機、２…アキュムレータ、８…クランク偏心部、１０…密閉容器、１０ａ…上蓋、１１…回転圧縮機構部、１２…電動機部、１３…吸込管、１３ａ…油戻孔、１４…吐出管、２１…第１シリンダ、２１ａ…第１シリンダ室、２１ｂ…連通孔、２２…第２シリンダ、２２ａ…第２シリンダ室、２３…回転軸、２４…ローラ、２５…軸受、２６…仕切板、３１…主軸受、３２…副軸受、３３…第１バルブカバー、３４…第１吐出孔、３５…第１開閉弁、３６…第２バルブカバー、３７…第２吐出孔、３８…第２開閉弁、５１…固定子、５２…回転子、６１…容器、６２…気液分離部、６３…戻り管、１００…冷凍サイクル装置（空気調和機）、１０１…四方弁、１０２…室外熱交換器、１０３…膨張装置、１０４…室内熱交換器。

Claims (5)

  1. 　密閉ケース内に回転圧縮機構部を収納するとともに、前記密閉ケースの外側にアキュムレータを設け、前記アキュムレータ内に延出されて接続された一本以上の吸込管を介して作動流体を前記回転圧縮機構部に吸込む密閉型圧縮機において、
    　前記回転圧縮機構部は、シリンダ室を形成する一つ以上のシリンダを備え、
    　前記アキュムレータの内径断面積をＡａｃ（ｍｍ２）、一つの前記シリンダ室の内径断面積をＡｃｙ（ｍｍ２）、前記アキュムレータ内の前記吸込管上端までの貯液容量をＶａｃ（ｃｃ）、前記回転圧縮機構部の総排除容積をＶｃｙ（ｃｃ）、及び、前記吸込管のアキュムレータ内延出部の総内径断面積をＡｓ（ｍｍ２）としたときに、
    　Ａａｃ／Ａｃｙ≦４
    　Ｖａｃ／Ｖｃｙ≧２０
    　Ａｓ／Ａｃｙ≧０．１２
    　の関係を有することを特徴とする密閉型圧縮機。
  2. 　前記一つのシリンダ室の内径断面積Ａｃｙ（ｍｍ２）と前記吸込管のアキュムレータ内挿通部の総内径断面積Ａｓ（ｍｍ２）は、
    　Ａｓ／Ａｃｙ≦０．２５
    　の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  3. 　前記回転圧縮機構部は、仕切板を挟んで二つのシリンダを備え、
    　一つの前記シリンダ室の内径をＤｃｙ（ｍｍ）とし、前記二つのシリンダの前記仕切板側とは反対の端面間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、
    　０．９≦Ｌ／Ｄｃｙ≦１．１
    　の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  4. 　前記回転圧縮機構部は、仕切板を挟んで２つのシリンダを備えるとともに、各シリンダとアキュムレータを接続する２本の吸込管を備え、
    　前記各シリンダの軸方向中心間の距離をＬｃ（ｍｍ）とし、前記２本の吸込管の前記シリンダとの接続部の軸心間距離をＬｐ（ｍｍ）としたとき、
    　Ｌｐ＞Ｌｃ
    　の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された密閉型圧縮機と、
    　前記密閉型圧縮機に接続された凝縮器と、
    　前記凝縮器に接続された膨張装置と、
    　前記膨張装置に接続された蒸発器と、
    　を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
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