WO2018142505A1

WO2018142505A1 - 圧縮機

Info

Publication number: WO2018142505A1
Application number: PCT/JP2017/003598
Authority: WO
Inventors: 亮濱田; 幹一朗杉浦; 貴也木本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-09
Also published as: CZ309012B6; JPWO2018142505A1; CN110199121A; CZ2019432A3; KR20190083665A; CN110199121B

Abstract

圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に取り付けられ、圧縮機構部によって圧縮された冷媒を密閉容器の外部に吐出するための吐出管と、を備え、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶｓｔ［ｍ３］との関係が、５・１０－６＜Ｖｓｔ＜９・（ｄ－４・１０－３）・１０－３＋１・１０－５の関係を満足するものである。

Description

圧縮機

　本発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機に関するものである。

　ハイドロフルオロオレフィン、あるいは炭化水素は、従来冷媒として用いられているＲ４１０Ａ又はＲ３２と比較してＧＷＰ（地球温暖化係数）が小さく、地球温暖化への対策に用いる冷媒として有望な冷媒である。そこで、ハイドロフルオロオレフィンを主体とした動作冷媒を用いた圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－５７５０３号公報

　上述したように、ハイドロフルオロオレフィン、あるいは炭化水素は、従来の冷媒であるＲ４１０又はＲ３２と比較してＧＷＰが小さく、地球温暖化への対策に用いる冷媒として有望な冷媒である。しかし、ハイドロフルオロオレフィン、あるいは炭化水素は、Ｒ３２のような従来の冷媒と比較して体積当たりの冷凍能力が小さい。そのため、ハイドロフルオロオレフィン、あるいは炭化水素を動作冷媒とした場合に、従来の冷媒と同等の冷凍能力を達成するためには動作冷媒の流量を増加させる必要があり、動作冷媒を圧縮機の密閉容器から吐出する際に生じる圧力損失が増大する。

　本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、動作冷媒が圧縮機の密閉容器から吐出される際に生じる圧力損失を抑制する圧縮機を提供するものである。

　本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に取り付けられ、圧縮機構部によって圧縮された冷媒を密閉容器の外部に吐出するための吐出管と、を備え、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するものである。

　吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足することにより、冷媒流量が多いハイドロフルオロオレフィン冷媒を動作冷媒として用いた圧縮機において、吐出管における圧力損失が上昇することを抑えることができ、動作冷媒が圧縮機の密閉容器から吐出される際に生じる圧力損失を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の内部を示す内部構成図である。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。図２のＡ－Ａ線断面図である。図２のＢ－Ｂ線断面図である。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の吐出管の寸法とストロークボリュームの容量とを変更した場合における、吐出管の管摩擦係数λを図示したものである。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の吐出圧損ΔＰを等高線で図示したものである。本発明の実施の形態２に係る圧縮機の動作冷媒としてプロパン単体を用いた場合の吐出圧損ΔＰを等高線で図示したものである。Ｒ３２冷媒、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒、Ｒ１１２３冷媒の混合割合を示す図である。本発明の実施の形態３に係る圧縮機に用いられる吐出管の概略図である。本発明の実施の形態４に係る圧縮機の平面概略図である。密閉容器上部の側面概略図である。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の内部を示す内部構成図である。以下の説明において、圧縮機として、圧縮機構部に２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機１００を例に説明する。図１に示すように、圧縮機１００は、密閉容器１と、密閉容器１の内部に、電動機部２と、圧縮機構部３とを備えた、密閉型の電動圧縮機である。

　密閉容器１は、有底円筒形状の下部密閉容器１３と、下部密閉容器１３の上部の開口を塞ぐ上部密閉容器１２とで構成されている。密閉容器１は、下部密閉容器１３と上部密閉容器１２との接続部分が溶接により固定され、密閉状態が保たれている。

　下部密閉容器１３には、吸入管１５が接続されており、吸入管１５には、吸入マフラー１４が取り付けられている。吸入管１５は、吸入マフラー１４を介して流入するガス冷媒を圧縮機構部３内に送り込むための接続管である。なお、下部密閉容器１３には、圧縮機構部３に供給される潤滑油が貯留される給油機構が設けられていてもよい。

　上部密閉容器１２には、回転軸３１の軸延長線上に吐出管４が接続されている。吐出管４は、密閉容器１に取り付けられ、圧縮機構部３によって圧縮された冷媒を密閉容器１の外部に吐出するための管である。なお、吐出管の内径は常に一定の大きさに形成されている。また、吐出管４は、密閉容器１に設けられていればよく、必ずしも回転軸３１の軸延長線上に配設されていなくてもよい。上部密閉容器１２には、さらに密閉容器１内の電動機部２と電気的に接続するための気密端子１６と、気密端子１６を保護するためのカバーが取り付けられるロッド１７とが設けられている。

　電動機部２は、下部密閉容器１３に固定された固定子２１と、固定子２１の内周側に回転自在に設けられた回転子２２とを備えている。回転子２２の中心部には回転軸３１が固定されている。固定子２１は、例えば、焼き嵌め、溶接など各種固定法により密閉容器１の下部密閉容器１３に固定されている。固定子２１は、リード線１８により気密端子１６と電気的に接続されている。

　図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図２～図４を用いて、圧縮機構部３の構成について説明する。なお、図３及び図４では、偏心軸部３１ｃと偏心軸部３１ｄとの図示を省略している。

　圧縮機構部３は、密閉容器１に収容され、密閉容器１内に流入する冷媒を圧縮するものである。圧縮機構部３は、２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機構であり、圧縮機構部３は、密閉容器１内において、電動機部２の下方に配置され、下部密閉容器１３に固定されている。圧縮機構部３は、回転軸３１と、主軸受３２と、副軸受３３と、第１の円筒シリンダ３４ａと、第１のローリングピストン３５ａと、第２の円筒シリンダ３４ｂと、第２のローリングピストン３５ｂと、仕切板３６と、を備えている。

　回転軸３１は、電動機部２の回転子２２と連結されて電動機部２の回転力を圧縮機構部３に伝達する。回転軸３１は、電動機部２の回転子２２に固定される主軸部３１ａと、軸方向において主軸部３１ａと反対側に設けられている副軸部３１ｂと、を備える。また、回転軸３１は、主軸部３１ａと副軸部３１ｂとの間に設けられ、第１のローリングピストン３５ａに挿入される偏心軸部３１ｃと、第２のローリングピストン３５ｂに挿入される偏心軸部３１ｄと、を備える。偏心軸部３１ｃと偏心軸部３１ｄとは、所定の位相差（例えば、１８０°）を設けて配置されている。回転軸３１は、主軸部３１ａが主軸受３２により回転自在に支持され、副軸部３１ｂが副軸受３３により回転自在に支持されている。

　主軸受３２は、第１の円筒シリンダ３４ａの両端部の一方（電動機部２側）の端面を閉塞する閉塞部材である。主軸受３２と、第１の円筒シリンダ３４ａとは別物品として成形され、組み立てられている。副軸受３３は、第２の円筒シリンダ３４ｂの両端部の一方（軸方向において電動機部２と反対側）の端面を閉塞する閉塞部材である。副軸受３３と、第２の円筒シリンダ３４ｂとは別物品として成形され、組み立てられている。

　第１の円筒シリンダ３４ａは、略円筒形状に形成され、回転軸３１の軸方向において、その略円筒形状の両端面が主軸受３２と仕切板３６とで閉塞されており、図３に示すように第１の円筒シリンダ３４ａの内部空間に密閉された室４０ａが形成されている。この室４０ａには、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｃと、偏心軸部３１ｃに回転自在に嵌合する第１のローリングピストン３５ａとが収容されている。また、図３に示すように第１の円筒シリンダ３４ａには、第１のベーン摺動溝４１ａが径方向に形成されている。この第１のベーン摺動溝４１ａ内に、第１のベーン３７ａが設けられている。また、圧縮機構部３の第１の円筒シリンダ３４ａには、冷媒を吸入するための第１の吸入ポート４２ａが設けられている。第１の吸入ポート４２ａは、第１の円筒シリンダ３４ａの径方向に形成されている。第１の吸入ポート４２ａは、前述した吸入管１５が接続されて、第１の円筒シリンダ３４ａの室４０ａ内に冷媒を導く経路となる。

　第１のローリングピストン３５ａは、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｃに装着され、回転軸３１が回転することによって室４０ａ内を偏心回転し、外周に押圧された第１のベーン３７ａと共に圧縮室を構成して、吸入動作と圧縮動作を行う。図３に戻り、第１のベーン３７ａは、付勢手段（図示せず）によって第１のローリングピストン３５ａに押接されている。第１のベーン３７ａは、偏心軸部３１ｃの回転に伴い、第１のローリングピストン３５ａに当接しながら、第１のベーン摺動溝４１ａ内を往復運動する。第１のベーン３７ａは、第１のベーン摺動溝４１ａ内を往復運動して、第１の円筒シリンダ３４ａと第１のローリングピストン３５ａとの間に形成される空間を吸入室と圧縮室とに仕切っている。

　第２の円筒シリンダ３４ｂは、略円筒形状に形成され、回転軸３１の軸方向において、その略円筒形状の両端面が副軸受３３と仕切板３６とで閉塞されており、図４に示すように第２の円筒シリンダ３４ｂの内部空間に密閉された室４０ｂが形成されている。この室４０ｂには、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｄと、偏心軸部３１ｄに回転自在に嵌合する第２のローリングピストン３５ｂとが収容されている。また、図４に示すように第２の円筒シリンダ３４ｂには、第２のベーン摺動溝４１ｂが径方向に形成されている。この第２のベーン摺動溝４１ｂ内に、第２のベーン３７ｂが設けられている。また、圧縮機構部３の第２の円筒シリンダ３４ｂには、冷媒を吸入するための第２の吸入ポート４２ｂが設けられている。第２の吸入ポート４２ｂは、第２の円筒シリンダ３４ｂの径方向に形成されている。第２の吸入ポート４２ｂは、前述した吸入管１５が接続されて、第２の円筒シリンダ３４ｂの室４０ｂ内に冷媒を導く経路となる。

　第２のローリングピストン３５ｂは、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｄに装着され、回転軸３１が回転することによって室４０ｂ内を偏心回転し、外周に押圧された第２のベーン３７ｂと共に圧縮室を構成して、吸入動作と圧縮動作を行う。図４に戻り、第２のベーン３７ｂは、付勢手段（図示せず）によって第２のローリングピストン３５ｂに押接されている。第２のベーン３７ｂは、偏心軸部３１ｄの回転に伴い、第２のローリングピストン３５ｂに当接しながら、第２のベーン摺動溝４１ｂ内を往復運動する。第２のベーン３７ｂは、第２のベーン摺動溝４１ｂ内を往復運動して、第２の円筒シリンダ３４ｂと第２のローリングピストン３５ｂとの間に形成される空間を吸入室と圧縮室とに仕切っている。

　仕切板３６は、図２に示すように、第１の円筒シリンダ３４ａと第２の円筒シリンダ３４ｂとの間に設けられている。仕切板３６は、回転軸３１の軸方向において、第１の円筒シリンダ３４ａの両端部の一方（電動機部２と反対側）の端面と、第２の円筒シリンダ３４ｂの両端部の一方（電動機部２側）の端面とを閉塞する閉塞部材である。

　次に、上述し圧縮機１００に用いられる動作冷媒の特性について述べる。圧縮機１００の動作冷媒は、ハイドロフルオロオレフィンの１種であるＲ１２３４ｙｆを単体冷媒として用いる。表１に、Ｒ１２３４ｙｆと従来冷媒として用いられているＲ３２との物性値の比較を示す。各冷媒の物性値は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のＲＥＦＰＲＯＰ　ｖｅｒ．９．０を用いて、凝縮温度５２℃、蒸発温度５℃、サブクール５ｄｅｇ、スーパーヒート１０ｄｅｇの測定条件下で求めたものである。

　表１から、Ｒ１２３４ｙｆ単体は、Ｒ３２単体と比較して体積比能力が半分程度であることが分かる。そのため、Ｒ１２３４ｙｆを単体冷媒として圧縮機に用いる場合に、Ｒ３２を単体冷媒として用いる圧縮機と同等の冷凍能力を達成させるためには、圧縮機を流れる冷媒の流量を、Ｒ３２を単体冷媒として用いる圧縮機の２倍程度にする必要がある。その結果、Ｒ１２３４ｙｆを単体冷媒として用いた圧縮機では冷媒の流量が増えるため、動作冷媒を圧縮機の密閉容器から吐出する際に生じる圧力損失が増大する。そのため、Ｒ１２３４ｙｆを単体冷媒として用いる場合に、動作冷媒が圧縮機の密閉容器から吐出される際に生じる圧力損失を抑制する必要がある。

　次に、上記のように構成された圧縮機１００の動作について説明する。圧縮機１００は、電動機部２が駆動することによって、回転軸３１が回転する。回転軸３１が回転することにより、回転軸３１の偏心軸部３１ｃ及び偏心軸部３１ｄが回転する。偏心軸部３１ｃに取り付けられた第１のローリングピストン３５ａは、第１の円筒シリンダ３４ａ内で偏芯回転し、偏心軸部３１ｄに取り付けられた第２のローリングピストン３５ｂは、第２の円筒シリンダ３４ｂ内で偏芯回転する。

　第１のローリングピストン３５ａが第１の円筒シリンダ３４ａ内で回転すると、低圧の冷媒が吸入管１５から第１の円筒シリンダ３４ａ内に供給される。また、第２のローリングピストン３５ｂが第２の円筒シリンダ３４ｂ内で回転すると、低圧の冷媒が吸入管１５から第２の円筒シリンダ３４ｂ内に供給される。

　回転軸３１の回転により、回転軸３１の偏心軸部３１ｃを覆う第１のローリングピストン３５ａが、第１の円筒シリンダ３４ａ内にて偏芯回転することで、第１のベーン３７ａにより区切られた第１の円筒シリンダ３４ａ内の圧縮室容量が連続的に変化する。すなわち、第１のローリングピストン３５ａが回転することによって、室４０ａにおいて、第１の円筒シリンダ３４ａと、第１のローリングピストン３５ａと、第１のベーン３７ａとで囲まれた空間の体積が小さくなって冷媒が圧縮される。

　また、回転軸３１の回転により、回転軸３１の偏心軸部３１ｄを覆う第２のローリングピストン３５ｂが、第２の円筒シリンダ３４ｂ内にて偏芯回転することで、第２のベーン３７ｂにより区切られた第２の円筒シリンダ３４ｂ内の圧縮室容量が連続的に変化する。すなわち、第２のローリングピストン３５ｂが回転することによって、室４０ｂにおいて、第２の円筒シリンダ３４ｂと、第２のローリングピストン３５ｂと、第２のベーン３７ｂとで囲まれた空間の体積が小さくなって冷媒が圧縮される。

　圧縮室には所定の圧力以上になると解放される吐出弁（図示せず）が設けられており、高圧の冷媒ガスは所定の圧力以上になると室４０ａ及び室４０ｂから密閉容器１内へ吐出される。圧縮された冷媒ガスは電動機部２のすきまを通り、吐出管４から圧縮機１００外の冷媒回路内に吐出される。密閉容器１の下部には潤滑油が蓄えられ、回転軸３１の給油機構（図示せず）により各部に油を供給することで圧縮機構部３の潤滑を保っている。

　次に、本発明の特徴であるストロークボリュームと吐出管との関係について説明する。本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００はツインロータリー式の圧縮機であり、２つのシリンダを有する。そのため、圧縮機１００は、シリンダごとにストロークボリュームを設定する。ここで、ストロークボリュームＶ１［ｍ^３］は、第１の円筒シリンダ３４ａと、主軸受３２と、仕切板３６と、第１のローリングピストン３５ａと、第１のベーン３７ａとで構成される冷媒を排除する空間の容積である。また、ストロークボリュームＶ２［ｍ^３］は、第２の円筒シリンダ３４ｂと、副軸受３３と、仕切板３６と、第２のローリングピストン３５ｂと、第２のベーン３７ｂとで構成される冷媒を排除する空間の容積である。

　なお、圧縮機１００はツインロータリー式の圧縮機を用いているが、シングルロータリー式の圧縮機を用いてもよい。シングルロータリー式の圧縮機を用いる場合は、円筒シリンダと、主軸受と、副軸受と、ローリングピストンと、ベーンとで構成される冷媒を排除する空間の容積がストロークボリュームとなる。なお、本発明で用いられるストロークボリュームは、いずれか１つのシリンダ内におけるストロークボリュームを対象とするものであり、複数のシリンダの総合的なストロークボリュームを表すものではない。以下の説明では、上記のストロークボリュームの総称としてストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］を用いて説明する。ストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、回転軸３１が１回転することにより、いずれか１つのシリンダから排出される冷媒の量となる。上記に説明したストロークボリュームと吐出管４とは次のような関係を有する。

　吐出管４における管内摩擦損失（以下、吐出圧損という）ΔＰを下記の式（１）のダルシー・ワイスバッハの式から導出する。式（１）において、ΔＰは吐出圧損［Ｐａ］、λは管摩擦係数、ｌは吐出管４の長さ［ｍ］、ｄは吐出管４の直径［ｍ］、ρは冷媒密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｕは冷媒流速［ｍ／ｓ］を表す。

　また、式（１）の冷媒流速Ｕ［ｍ／ｓ］は、下記の式（２）で表すことができる。式（２）において、ｒは圧縮機の回転数［ｒｐｓ］、Ｖ_ｓｔはストロークボリューム［ｍ^３］、ｄは吐出管の直径［ｍ］を表す。

　ここで、式（１）の管摩擦係数λは、下記の式（３）のレイノルズ数Ｒｅによって近似できる。式（３）において、μは冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］を表す。

　式（３）のレイノルズ数Ｒｅを用いて、下記の式（４）のPrandtl-Karman（プラントル・カルマン）式の繰り返し計算から管摩擦係数λを算出する。繰り返し計算では、両辺の管摩擦係数λを少しずつ変えて、真の管摩擦係数λを求めている。

　式（４）により算出した管摩擦係数λを用いて、現行品の寸法に基づいた圧縮機の吐出圧損ΔＰを求める。その計算結果と計算条件とを下記の表２に示す。

　ここで、運転条件が定まれば、冷媒密度ρ［ｋｇ／ｍ^３］、圧縮機の回転数ｒ［ｒｐｓ］、冷媒粘度μ［Ｐａ・ｓ］も決定する。以下の説明において、一般的な冷房の設定条件として表２の条件を用いる。

　図５は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の吐出管の寸法とストロークボリュームの容量とを変更した場合における、吐出管の管摩擦係数λを図示したものである。圧縮機の吐出管４の内径ｄ［ｍ］の寸法が、４×１０^－３［ｍ］＜ｄ＜２０×１０^－３［ｍ］の場合で、かつ、ストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］の容量が、５×１０^－6［ｍ^３］＜Ｖ_ｓｔ＜１３０×１０^－6［ｍ^３］の場合における、吐出管４の管摩擦係数λを求める。管摩擦係数λを求めた算出結果が図５に図示されている。

　ここで、冷媒密度ρ［ｋｇ／ｍ^３］、圧縮機の回転数ｒ［ｒｐｓ］、冷媒粘度μ［Ｐａ・ｓ］が定数のとき、レイノルズ数Ｒｅは、吐出管４の内径ｄ［ｍ］とストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との変数である。そして、管摩擦係数λは吐出管４の内径ｄ［ｍ］とストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］とで近似することができる。吐出管４の内径ｄ［ｍ］とストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］とで近似した管摩擦係数λを式（５）で表す。

　さらに、吐出圧損ΔＰ［Ｐａ］に冷媒流速Ｕ［ｍ／ｓ］を代入して下記の式（６）を得る。

　図６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の吐出圧損ΔＰを等高線で図示したものである。より具体的には、図６は、式（６）の吐出圧損ΔＰに表２の冷媒密度ρ＝７６［ｋｇ／ｍ^３］と、式（５）の管摩擦係数λを導入して図示したものである。図６では、点線がＶ_ｓｔ＝９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５を示し、Ｖ_ｓｔ>９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の範囲で、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇していることが示されている。したがって、圧縮機１００は、吐出管４の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇しない、Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることが望ましい。なお、一般的な圧縮機の寸法は、５×１０^－６［ｍ^３］＜Ｖ_ｓｔであることから、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の範囲内に設定される。

　また、冷媒としてＲ３２を使用する圧縮機のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、一般に５×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜５５×１０^－６の範囲で容量が設定されている。冷媒としてＲ１２３４ｙｆ単体を使用する場合には、Ｒ３２を単体冷媒として用いる圧縮機と同等の冷凍能力を達成させるためには、表１に示されているように、Ｒ１２３４ｙｆ単体の冷媒は、Ｒ３２単体の冷媒と比較して、１．９６倍の冷媒の流量が必要となる。そのため、一般に５×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜５５×１０^－６の範囲で容量が設定されているＲ３２を使用する圧縮機のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］対して、Ｒ１２３４ｙｆ単体の冷媒を使用する圧縮機はストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］の容量を１．９６倍に設定する必要がある。したがって、Ｒ１２３４ｙｆの単体冷媒を動作冷媒として使用する場合には、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］を、９．８×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜１０８×１０^－６の範囲内に設定する必要がある。

　さらに、圧縮機の吐出管４の内径ｄ［ｍ］の寸法は、２０・１０^－３［ｍ］より大きいと圧縮機から冷凍サイクルへの油の循環率が大きくなる。そのため、圧縮機の吐出管４の内径ｄ［ｍ］の寸法は、０＜ｄ＜２０・１０^－３の範囲で設定される。

　以上のように、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００は、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることで、冷媒流量が多いハイドロフルオロオレフィン冷媒を用いた圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることができる。その結果、ハイドロフルオロオレフィン冷媒を用いることで冷媒のＧＷＰを低くすることができると共に、圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることで圧縮機の圧縮機効率を向上させることができる。

　また、圧縮機１００は、Ｒ１２３４ｙｆの単体冷媒を動作冷媒とした場合に、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、９．８・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜１０８・１０^－６の範囲内に構成され、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることで、冷媒流量が多いＲ１２３４ｙｆの単体冷媒を用いた圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることができる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、圧縮機１００の動作冷媒は、ハイドロフルオロオレフィンの１種であるＲ１２３４ｙｆを単体冷媒として用いることを説明した。本発明の実施の形態２に係る圧縮機では、圧縮機１００に用いる他の動作冷媒について説明する。なお、図１～図６の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

　動作冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆの単体冷媒に限定するものではなく、他のハイドロフルオロオレフィンを動作冷媒としてもよく、また、プロパンなどの炭化水素を用いたものであってもよい。また、動作冷媒は、２種のハイドロフルオロオレフィンの混合冷媒を用いてもよく、あるいは、ハイドロフルオロオレフィンとハイドロフルオロオレフィン以外の冷媒（例えば、Ｒ３２）とを含む２種以上の冷媒の混合冷媒であってもよい。なお、混合冷媒のＧＷＰは５００未満であることが望ましく、１００未満であることがさらに望ましい。

　表３に、圧縮機１００に用いられる冷媒組成の物性値の比較を示す。各冷媒の物性値は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のＲＥＦＰＲＯＰ　ｖｅｒ．９．０を用いて、凝縮温度５２℃、蒸発温度５℃、サブクール５ｄｅｇ、スーパーヒート１０ｄｅｇの測定条件下で求めたものである。

　図７は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の動作冷媒としてプロパン単体を用いた場合の吐出圧損ΔＰを等高線で図示したものである。より具体的には、図７は、表２の運転条件の下、表３のプロパンの冷媒密度ρ＝３６．４［ｋｇ／ｍ^３］と、プロパンの冷媒粘度μ＝９．７９［Ｐａ・ｓ］を用いた管摩擦係数λとを、式（６）のΔＰに導入して図示したものである。図７では、点線がＶ_ｓｔ＝９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５を示し、Ｖ_ｓｔ>９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の範囲で、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇していることが示されている。図７では、冷媒密度ρ及び冷媒粘度μの差により吐出圧損ΔＰの値は変化（上昇）するが、実施の形態１の圧縮機１００と同じく、Ｖ_ｓｔ>９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５で、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇していることが示されている。したがって、動作冷媒にプロパンを用いた場合でも、圧縮機１００は、吐出管４の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇しない、Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることが望ましい。なお、一般的な圧縮機の寸法は、５×１０^－６［ｍ^３］＜Ｖ_ｓｔであることから、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の範囲内に設定される。

　また、冷媒としてＲ３２を使用する圧縮機のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、一般に５×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜５５×１０^－６の範囲で容量が設定されている。圧縮機の動作冷媒としてプロパン単体冷媒を使用する場合、圧縮機にＲ３２単体冷媒を用いる圧縮機と同等の冷凍能力を達成させるためには、表３に示すようにプロパン単体冷媒は、Ｒ３２単体冷媒と比較して、１．６８倍の冷媒の流量が必要となる。そのため、一般に５×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜５５×１０^－６の範囲で容量が設定されているＲ３２を使用する圧縮機のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］対して、プロパン単体冷媒を使用する圧縮機はストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］の容量を１．６８倍に設定する必要がある。したがって、プロパン単体冷媒を動作冷媒として使用する場合には、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］を、８．４×１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９２×１０^－６の範囲内に設定する必要がある。

　以上のように、圧縮機１００は、プロパンの単体冷媒を動作冷媒とした場合に、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、８．４・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９２・１０^－６の範囲内に設定され、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることで、冷媒流量が多いプロパンを用いた圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることができる。その結果、プロパンの単体冷媒を用いることで冷媒のＧＷＰを低くすることができると共に、圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることで圧縮機の圧縮機効率を向上させることができる。

　また、本発明者は、表３に示すＲ３２とＲ１２３４ｙｆとを含む２種の混合冷媒を圧縮機の動作冷媒とした場合についても、実施の形態１の圧縮機１００と同じく、Ｖ_ｓｔ>９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５で、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇していることを見出した。したがって、圧縮機１００は、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇しない、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることが望ましい。ただし、Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆとを含む２種の混合冷媒を動作冷媒とした場合に、圧縮機に必要となる冷媒流量が変化する。そのため、動作冷媒全体の質量に対する各冷媒の割合に対して、各混合冷媒の体積比冷凍能力比から、表３に記載のように圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］の下限値と上限値とを求める。その結果、例えば、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とが、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝１：９９～２０：８０の範囲の割合で混合されている場合には、Ｒ３２＝１のＶ_ｓｔの下限値とＲ３２＝２０のＶ_ｓｔの上限値から、ストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、９．８×１０^－６［ｍ^３］＜Ｖ_ｓｔ＜８６．８×１０^－６［ｍ^３］の範囲に設定される。このようにして、動作冷媒全体の質量に対する各冷媒の割合に対するストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、下記表４の条件（１）～（５）のいずれか１つの範囲内に設定されている。

　以上のように、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１００において、Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆとを含む２種の混合冷媒を動作冷媒とした場合、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が表４で示した範囲に設定され、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることで、冷媒流量が多いプロパンを用いた圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることができる。その結果、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒を用いることで冷媒のＧＷＰを低くすることができると共に、圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることで圧縮機の圧縮機効率を向上させることができる。

　図８は、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒、Ｒ１１２３冷媒の混合割合を示す図である。さらに、本発明者は、表３に示すＲ３２とＲ１２３４ｙｆとＲ１１２３とを含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合についても、実施の形態１の圧縮機１００と同じく、Ｖ_ｓｔ>９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５で、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇していることを見出した。したがって、圧縮機１００は、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、吐出圧損ΔＰが急峻に上昇しない、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足するように構成されていることが望ましい。ただし、Ｒ３２と、Ｒ１２３４ｙｆと、Ｒ１１２３を含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合に、圧縮機に必要となる冷媒流量が変化する。そのため、動作冷媒全体の質量に対する各冷媒の割合に対して、各混合冷媒の体積比冷凍能力比から、図８の頂点Ａ～Ｆについて表５に記載のように圧縮機構部３のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］の下限値と上限値とを求める。

　その結果、表５より、Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆと、冷媒とＲ１１２３冷媒とが、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ：Ｒ１１２３＝５０～７０：２０～４０：１～２０の範囲の割合で混合されている場合には、頂点ＥのＶ_ｓｔの下限値と、頂点ＢのＶ_ｓｔの上限値とから、ストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］は、６．２×１０^－６［ｍ^３］＜Ｖ_ｓｔ＜６０．６×１０^－６［ｍ^３］の範囲に設定される。

　以上のように、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１００において、Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆとＲ１１２３とを含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合についても、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、表５で示した範囲に設定され、吐出管の内径ｄ［ｍ］と、圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５の関係を満足することで、冷媒流量が多いＲ３２とＲ１２３４ｙｆとＲ１１２３とを含む３種の混合冷媒を用いた圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることができる。その結果、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒及びＲ１１２３冷媒を用いることで冷媒のＧＷＰを低くすることができると共に、圧縮機の吐出圧損ΔＰが急峻に上昇することを抑えることで圧縮機の圧縮機効率を向上させることができる。

実施の形態３．
　図９は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機に用いられる吐出管の概略図である。なお、図１～図８の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態１の圧縮機１００に用いられる吐出管４は、内径が常に一定の大きさに形成されているが、本発明の実施の形態３に係る圧縮機１００に用いられる吐出管４Ａは、経路部５０の内径ｒ１より、入口部５１の内径ｒ２が大きくなるように形成されている。

　以上のように、本発明の実施の形態３に係る圧縮機１００は、吐出管４Ａが、経路部５０の内径ｒ１より、入口部５１の内径ｒ２が大きくなるように形成されていることで、吐出管４Ａの入口における冷媒の急縮による圧力損失を提言することができる。

実施の形態４．
　図１０は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機の平面概略図である。図１１は、密閉容器上部の側面概略図である。なお、図１～図９の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態１の圧縮機１００に用いられる吐出管４は、円筒形状に形成されているが、本発明の実施の形態４に係る圧縮機１００に用いられる吐出管４Ｂは、上端部と下端部が異なる形状に形成されているものである。吐出管４Ｂは、上部密閉容器１２の接続部１ｂにおいて密閉容器１と溶接されて接続されている。図１０及び図１１に示すとおり、吐出管４Ｂは、密閉容器１と接続している側の端部の第１壁部４３ａが長円形または楕円形の断面形状に形成されている。また、吐出管４Ｂは、他端の第２壁部４３ｂが円形の断面形状に形成されている。さらに、吐出管４Ｂは、第１壁部４３ａが形成する吐出管４Ｂの断面積Ｓ１が、第２壁部４３ｂが形成する吐出管４Ｂの断面積Ｓ２よりも大きくなるように形成されている。

　現行の圧縮機は、５０ｃｃのストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］で構成されることが一般的である。しかし、動作冷媒として使用する冷媒によっては、５０ｃｃのストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］を有する圧縮機と同等の冷凍能力を達成するためには、大容量（例えば１００ｃｃ）のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が必要となる場合がある。その場合には、吐出管の内径ｄ［ｍ］の大きさも大きくなる。しかしながら、圧縮機は他の機械器具に搭載される場合もあり、搭載性の観点から圧縮機の容器の外径を拡大することは望まれない。一方、圧縮機の容器の外径を拡大することができないなか、吐出管の内径ｄ［ｍ］の単純に大ききすることは難しい場合がある。なぜなら、圧縮機１００の密閉容器１の上面には、吐出管４Ｂ以外にも気密端子１６などが備えられており、また、密閉容器１の耐力を確保する必要があるからである。

　そこで、本発明の実施の形態４に係る圧縮機１００は、吐出管４Ｂは、密閉容器１と接続している側の端部の第１壁部４３ａが長円形または楕円形の断面形状に形成されている。また、吐出管４Ｂは、他端の第２壁部４３ｂが円形の断面形状に形成されている。当該構成を備えることで、吐出管４Ｂの内径ｄ［ｍ］を大きく形成することができる。さらに、吐出管４Ｂは、第１壁部４３ａが形成する吐出管４Ｂの断面積Ｓ１が、第２壁部４３ｂが形成する吐出管４Ｂの断面積Ｓ２よりも大きくなるように形成されている。当該構成を備えることで、吐出管４Ｂの内径ｄ［ｍ］を大きく形成することができる。そのため、圧縮機１００は、体積当たりの比冷凍能力が小さい新冷媒（ＨＦＯ冷媒あるいはＨＣ冷媒）を動作冷媒として採用した場合の、冷媒流量の増加及び圧力損失の増加に対応すると共に、密閉容器１の耐力を確保することができる。

　なお、吐出管４Ｂの内径ｄ［ｍ］は、水力直径としてｄ＝２√（Ｓ／π）（Ｓは吐出管の断面積）で求められる。ただし、吐出管４Ｂは、吐出管全体の管路断面が非円形（例えば、長円形状または楕円形状）である必要はなく、密閉容器１と接続する側の端部だけが長円形状または楕円形状等の非円形の形状に形成されていればよい。

　なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態１～４に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、本発明の実施の形態に係る圧縮機１００は、圧縮機構部３に２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機であるが、シングルロータリー式の圧縮機であってもよい。

　１　密閉容器、１ｂ　接続部、２　電動機部、３　圧縮機構部、４　吐出管、４Ａ　吐出管、４Ｂ　吐出管、１２　上部密閉容器、１３　下部密閉容器、１４　吸入マフラー、１５　吸入管、１６　気密端子、１７　ロッド、１８　リード線、２１　固定子、２２　回転子、３１　回転軸、３１ａ　主軸部、３１ｂ　副軸部、３１ｃ　偏心軸部、３１ｄ　偏心軸部、３２　主軸受、３３　副軸受、３４ａ　第１の円筒シリンダ、３４ｂ　第２の円筒シリンダ、３５ａ　第１のローリングピストン、３５ｂ　第２のローリングピストン、３６　仕切板、３７ａ　第１のベーン、３７ｂ　第２のベーン、４０ａ　室、４０ｂ　室、４１ａ　第１のベーン摺動溝、４１ｂ　第２のベーン摺動溝、４２ａ　第１の吸入ポート、４２ｂ　第２の吸入ポート、４３ａ　第１壁部、４３ｂ　第２壁部、５０　経路部、５１　入口部、１００　圧縮機。

Claims

　密閉容器と、
　前記密閉容器に収容され、前記密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
　前記密閉容器に取り付けられ、前記圧縮機構部によって圧縮された冷媒を前記密閉容器の外部に吐出するための吐出管と、
を備え、
　前記吐出管の内径ｄ［ｍ］と、前記圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］との関係が、
　５・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９・（ｄ－４・１０^－３）・１０^－３＋１・１０^－５
の関係を満足する圧縮機。
　Ｒ１２３４ｙｆの単体冷媒を動作冷媒とし、
　前記圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、
　９．８・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜１０８・１０^－６
の範囲内に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
　プロパンの単体冷媒を動作冷媒とし、
　前記圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、
　８．４・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９２・１０^－６
の範囲内に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
　Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆとを含む２種の混合冷媒を動作冷媒とし、
前記圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、下記の条件（１）～（５）のいずれか１つの範囲内に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
　（１）Ｒ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒が、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝１：９９～２０：８０の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　　　　９．８・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜９７．４・１０^－６
　（２）Ｒ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒が、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝２１：７９～４０：６０の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　　　　８．９・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜８６．８・１０^－６
　（３）Ｒ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒が、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝４１：５９～６０：４０の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　　　　７．９・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜７６．２・１０^－６
　（４）Ｒ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒が、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝６１：３９～８０：２０の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　　　　６．９・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜６５．６・１０^－６
　（５）Ｒ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒が、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ＝８１：１９～９９：１の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　　　　６．０・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜５５．５・１０^－６
　Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆとＲ１１２３とを含む３種の混合冷媒を動作冷媒とし、
　Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒と、Ｒ１１２３冷媒とが、Ｒ３２：Ｒ１２３４ｙｆ：Ｒ１１２３＝５０～７０：２０～４０：１～２０の割合［ｗｔ％］で含まれている場合に、
　前記圧縮機構部のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｍ^３］が、
　６．２・１０^－６＜Ｖ_ｓｔ＜６０．６・１０^－６
の範囲内に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
　前記吐出管の経路部の内径ｒ１の寸法が、前記吐出管の経路部の入口部の内径ｒ２よりも大きくなるように形成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の圧縮機。
　前記吐出管は、前記密閉容器と接続している側の端部の第１壁部が長円形または楕円形の断面形状に形成されており、他端の第２壁部が円形の断面形状に形成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の圧縮機。
　前記第１壁部が形成する前記吐出管の断面積Ｓ１が、前記第２壁部が形成する前記吐出管の断面積Ｓ２よりも大きくなるように形成されている請求項７に記載の圧縮機。
　動作冷媒としてＲ３２を含み、ＧＷＰが５００未満である動作冷媒を用いた請求項１～８のいずれか１項に記載の圧縮機。
　ＧＷＰが１００未満である動作冷媒を用いた請求項１～９のいずれか１項に記載の圧縮機。