(57)【要約】    【課題】冷媒R410Aも用いる空気調和機用のロータリ２段圧縮機において、押除量の比（V2/V1）等の圧縮機部品寸法を最適化することで圧縮機効率を向上する。    【解決手段】高圧側と低圧側の押除量の比（V2/V1）を０．６５〜０．８５、シリンダ厚さの比（H2/H1）を０．６〜１．０、シリンダの内半径をRｓ、ローラの外半径をRｒとすると、高圧側のシリンダ形状を、０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９、０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５とした。    【選択図】  図１
2006152839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、電動機と、この電動機で駆動される低圧側圧縮要素と、前記電動機で駆動され前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体を圧縮する高圧側圧縮要素と、を備え、前記高圧側圧縮要素の押除量をV2、前記低圧側圧縮要素の押除量をV１としたときに、
０．６５≦比（V2/V1）≦０．８５
であるロータリ２段圧縮機。
【請求項２】
請求項1において、作動流体は冷媒R４１０Aであるロータリ2段圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、前記電動機により回転運動する回転軸と、前記低圧側圧縮要素と前記高圧側圧縮要素との間に設けられる仕切板と、とを備え、前記低圧側圧縮要素と前記高圧側圧縮要素とが前記仕切板を介して連結しているロータリ２段圧縮機。
【請求項４】
請求項1において、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの厚さをH2、前記低圧側圧縮要素のシリンダ厚さをH1としたときに、０．６≦比（H2/H1）≦１．０であるロータリ２段圧縮機。
【請求項５】
請求項１において、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの内周半径をRｓ２、前記ローラの外周半径をRｒ２とし、０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９としたとき
０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５
としたことを特徴とするロータリ２段圧縮機。
【請求項６】
凝縮器、膨張機構、蒸発器、圧縮機を順に配管で接続した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記圧縮機は、密閉容器内に、電動機と、この電動機で駆動される低圧側圧縮要素と、前記電動機で駆動され前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体を圧縮する高圧側圧縮要素と、を備え、前記高圧側圧縮要素の押除量をV2、前記低圧側圧縮要素の押除量をV１としたときに、０．６５≦比（V2/V1）≦０．８５であるロータリ２段圧縮機である空気調和機。
【請求項７】
凝縮器、膨張機構、蒸発器、圧縮機を順に配管で接続した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記膨張機構は第１の膨張機構と第2の膨張機構からなり、それら第１と第２の膨張機構に接続された気液分離器を有し、前記圧縮機は、密閉容器内に、電動機と、この電動機で駆動される低圧側圧縮要素と、前記電動機で駆動され前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体を圧縮する高圧側圧縮要素と、を備え、前記高圧側圧縮要素の押除量をV2、前記低圧側圧縮要素の押除量をV１としたときに、０．６５≦比（V2/V1）≦０．８５であるロータリ２段圧縮機であり、前記気液分離器は前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体に通じる流路と連通する空気調和機。
【請求項８】
請求項6若しくは請求項７において、作動流体は冷媒R４１０Aである空気調和機。
【請求項９】
請求項6若しくは請求項７において、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの厚さをH2、前記低圧側圧縮要素のシリンダ厚さをH1としたときに、０．６≦比（H2/H1）≦１．０である空気調和機。
【請求項１０】
請求項6若しくは請求項７において、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの内周半径をRｓ２、前記ローラの外周半径をRｒ２とし、
０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９としたとき
０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５
としたロータリ２段圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍サイクル、特に冷媒R410Aを作動流体とした空気調和機に用いるロータリ２段圧縮機の高効率化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリ２段圧縮機として、特開昭６０−１２８９９０号公報（特許文献１）に示された構造が知られている。この特許文献1に示されたロータリ2段圧縮機を図７、図８に示す。
【０００３】
図７に図示された圧縮機１０１は、底部２１、蓋部１２とそれらの間に設けられた胴部２２からなる密閉容器１３を有している。密閉容器１３内の上部には、ロータ７とステータ８からなる電動機１４を備え、ロータ７に連結された回転軸２は２つの偏心部５ａ、５ｂを有し、主軸受９と、副軸受１９に軸支されている。
【０００４】
主軸受９は、密閉容器１３の胴部２２に固定されている。圧縮要素２０は、回転軸２の偏心部５ａ、５ｂの偏心運動によって駆動される高圧側と低圧側の２つがある。これらの圧縮要素２０は、中間仕切板１５をはさんでロータ７側から順に、高圧側圧縮要素２０b、低圧側圧縮要素２０aと積層され、ボルト等の締結要素(図示せず)で主軸受９と副軸受１９との間に固定され一体化されている。
【０００５】
各圧縮要素２０は主として、略円筒部を備えたシリンダ１０（低圧側シリンダ１０ａ、高圧側シリンダ１０ｂ）と、主軸受９もしくは副軸受１９に設けられたシリンダ１０と接する端板面と、偏心部５の外周に嵌め合わされた略円筒状のローラ１１（低圧側ローラ１１ａ、高圧側ローラ１１ｂ）と、図８に示すバネ１６に連結されたベーン６とから構成される。各圧縮要素２０では、偏心部５が偏心回転しながらローラ１１を駆動している。
【０００６】
図７に示すように、回転軸２の偏心部５aと偏心部５bは位相が１８０゜異なる。各圧縮要素２０の圧縮行程の位相差も１８０゜である。
【０００７】
作動流体である冷媒の流れを、図７中の矢印で表す。冷媒は、先ず低圧Psで吸気管２５aを通って吸気されて、低圧側圧縮要素２０aで中間圧Pmまで圧縮される。中間圧Pmに圧縮された冷媒は、吐出孔１７（図８参照）から低圧側圧縮要素２０aの外に吐出される。ここで低圧側圧縮要素２０aの圧力比（吐出圧力／吸気圧力）は、（Pm/Ps）である。ちなみに図８は回転軸２の軸方向から各圧縮要素２０を見た図であり、低圧側圧縮要素２０ａと高圧側圧縮要素２０ｂとで共通した説明に使用する。
【０００８】
吐出された中間圧Pmの冷媒は、端板面とは反対側に設けられた副軸受１９の凹部と平板１８とよりなる、密閉容器１３内の高圧力空間と遮蔽された中間空間３０に一旦流下する。この中間空間３０から吐出管２６aを通って密閉容器１３の外に吐出された冷媒は、吸気管２５bを通って高圧側圧縮要素２０bに吸気される。
【０００９】
高圧側圧縮要素２０ｂによって高圧Pｄまで圧縮された冷媒は、吐出孔１７（図８参照）を通って密閉容器１３の内側に吐出される。密閉容器１３内に吐出された冷媒は、密閉容器１３内の冷媒圧力を高圧力Ｐｄとして、吐出管２６bを通って圧縮機１０１の外へ吐出される。ここで高圧側圧縮要素２０bの圧力比は、（Pd／Pm）である。
【００１０】
このように２つの圧縮要素２０で、段階的に順次圧縮する２段圧縮機１０１によれば、各圧縮要素２０の圧力比（Pｍ／Ps）もしくは（Pd／Pm）は、１段階で圧縮する単段の圧縮機の圧力比（Pd/Ps）よりも小さくなる。したがって圧力比に依存する冷媒の再膨張損失や、冷媒の漏れ損失を低減でき、圧縮機効率（＝冷媒を圧縮するのに用いられた／圧縮機入力）を向上することが知られる。
【００１１】
一方、圧縮機の部品寸法の最適化について開示するものとして、特開昭６０−２５９７９０号公報（特許文献２）がある。特許文献２は、単段のロータリ圧縮機ではあるが、圧縮機の部品寸法を最適化することによって圧縮機効率を向上させる技術が開示されている。図７及び図８で示すシリンダ１０の厚さをH、シリンダ１０の内周半径をRｓ、ローラ１１の外周半径をRｒとしたとき、比（Rｒ／Rs）を０．８４〜０．９２、比（H／Rs）を０．４〜０．８とすれば機械摩擦損失が低減し、圧縮機効率を向上することが開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６０−１２８９９０号公報（第５頁、図１）
【００１３】
【特許文献２】特開昭６０−２５９７９０号公報（第６頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に示された従来のロータリ２段圧縮機は、ヒートポンプ給湯器のように蒸発温度と凝縮温度との差が大きいすなわち圧力比（Pd/Ps）の大きい冷凍サイクルでの使用を想定しており、高圧側圧縮要素２０bの圧縮室容量（若しくは気筒容量）である押除量をV2、低圧側圧縮要素２０aの押除量をV1とすると比（V2/V1）を０．４５〜０．６５としていた。
【００１５】
しかしながら作動流体として冷媒R410Aを用いた空気調和機用のロータリ２段圧縮機では、比較的に圧力比（Pd/Ps）を小さくできるいため、圧縮機効率を向上する比（V2/V1）が従来と異なるという課題があった。またロータリ２段圧縮機を、更なる高効率サイクルであるインジェクションサイクルで用いる場合、圧縮機効率とインジェクションサイクル効率からなる冷暖平均COP（＝定格冷房能力／入力と定格暖房能力／入力の平均値）を向上する比（V2/V1）が従来と異なるという問題点があった。
【００１６】
また、圧縮機の部品寸法に関して、単段ロータリ圧縮機と異なりロータリ２段圧縮機では、各圧縮要素の圧力比が小さい。そのため単段の圧縮機と比べて機械摩擦損失と冷媒漏れ損失との損失割合が異なることが考えられる。さらにロータリ２段圧縮機では、形状が異なる２つの圧縮要素を同じ回転軸２で駆動するため、各圧縮要素での冷媒圧縮による荷重や遠心力の不釣合いが生じるため機械摩擦損失を最小化する比（Rｒ／Rs）、比（H／Rs）が従来と異なるという課題があった。
【００１７】
本発明の目的は、例えば冷媒R410Aの如き性質を備えた作動流体を用いる、圧力比の小さい空気調和機用のロータリ２段圧縮機において、圧縮機効率を向上したロータリ２段圧縮機を提供することにある。
【００１８】
また本発明の他の目的は、ロータリ２段圧縮機を備えた空気調和機において、冷暖平均COPを向上した空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の目的を達成するために、本発明のロータリ２段圧縮機は、密閉容器内に、電動機と、この電動機で駆動される低圧側圧縮要素と、前記電動機で駆動され前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体を圧縮する高圧側圧縮要素と、を備え、前記高圧側圧縮要素の押除量をV2、前記低圧側圧縮要素の押除量をV１としたときに、０．６５≦比（V2/V1）≦０．８５とした。
【００２０】
上記構成により、圧力比の小さい空気調和機用冷凍サイクルまたはインジェクションサイクルに適用しても優れた圧縮機効率を達成するロータリ２段圧縮機を提供することができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、上述のロータリ２段圧縮機の構成に加えて、作動流体を冷媒R４１０Aとしてもよい。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、上述のロータリ２段圧縮機の構成に加えて、前記電動機により回転運動する回転軸と、前記低圧側圧縮要素と前記高圧側圧縮要素との間に設けられる仕切板と、とをさらに備え、前記低圧側圧縮要素と前記高圧側圧縮要素とが前記仕切板を介して連結してもよい。
【００２３】
また、上記目的を達成するために、上述のロータリ２段圧縮機の構成に加えて、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの厚さをH2、前記低圧側圧縮要素のシリンダ厚さをH1としたときに、０．６≦比（H2/H1）≦１．０としてもよい。
【００２４】
さらにまた、上記目的を達成するために、上述のロータリ２段圧縮機の構成に加えて、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの内周半径をRｓ２、前記ローラの外周半径をRｒ２とし、０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９としたとき０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５としてもよい。
【００２５】
また、本発明の他の目的を達成するために、本発明の空気調和機は、凝縮器、膨張機構、蒸発器、圧縮機を順に配管で接続した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記圧縮機は、密閉容器内に、電動機と、この電動機で駆動される低圧側圧縮要素と、前記電動機で駆動され前記低圧側圧縮要素で圧縮された作動流体を圧縮する高圧側圧縮要素と、を備え、前記高圧側圧縮要素の押除量をV2、前記低圧側圧縮要素の押除量をV１としたときに、０．６５≦比（V2/V1）≦０．８５であるロータリ２段圧縮機とした。
【００２６】
上記構成により、圧力比の小さい空気調和機用冷凍サイクルまたはインジェクションサイクルに適用しても冷暖平均COPを向上する空気調和機を提供することができる。
【００２７】
上記他の目的を達成するために、上述の空気調和機の構成に加えて、作動流体を冷媒R４１０Aとしてもよい。
【００２８】
上記他の目的を達成するために、上述の空気調和機の構成に加えて、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの厚さをH2、前記低圧側圧縮要素のシリンダ厚さをH1としたときに、０．６≦比（H2/H1）≦１．０としてもよい。
【００２９】
上記他の目的を達成するために、上述の空気調和機の構成に加えて、前記各圧縮要素は、略円筒状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌め合わされた略円筒上のローラとを備え、前記高圧側圧縮要素のシリンダの内周半径をRｓ２、前記ローラの外周半径をRｒ２とし、０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９としたとき０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５としてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のロータリ２段圧縮機は、冷媒漏れ損失と機械摩擦損失、荷重のバランスを適正化し圧縮機効率を向上することができる。
【００３１】
また本発明を適用したロータリ２段圧縮機を備えた空気調和機は、冷暖平均COPを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の一実施形態を、図を用いて説明する。図６、図７において、同様の構成要素に用いた符号は、本実施形態の理解を容易にするために、図１から図５においても同じ符号を用いた。
【００３３】
図１に、本実施形態の圧縮機１の側断面を示す。本実施形態の圧縮機１は、作動流体が冷媒R４１０Aのルームエアコン用冷凍サイクルに適用するものである。図１に図示された圧縮機１は、底部２１、蓋部１２とそれらの間に設けられた胴部２２からなる密閉容器１３を有している。密閉容器１３内の上部には、ロータ７とステータ８からなる電動機１４を備え、ロータ７に連結された回転軸２は２つの偏心部５ａ、５ｂを有し、主軸受９と、副軸受１９に軸支されている。
【００３４】
主軸受９は、密閉容器１３の胴部２２に固定されている。圧縮要素２０は、回転軸２の偏心部５ａ、５ｂの偏心運動によって駆動される高圧側と低圧側の２つがある。これらの圧縮要素２０は、中間仕切板１５をはさんでロータ７側から順に、高圧側圧縮要素２０b、低圧側圧縮要素２０aと積層され、ボルト等の締結要素(図示せず)で主軸受９と副軸受１９との間に固定され一体化されている。
【００３５】
各圧縮要素２０は主として、略円筒部を備えたシリンダ１０（低圧側シリンダ１０ａ、高圧側シリンダ１０ｂ）と、主軸受９もしくは副軸受１９に設けられたシリンダ１０と接する端板面と、偏心部５の外周に嵌め合わされた略円筒状のローラ１１（低圧側ローラ１１ａ、高圧側ローラ１１ｂ）と、バネ（図示せず）に連結されたベーン（図示せず）とから構成される。各圧縮要素２０では、偏心部５が偏心回転しながらローラ１１を駆動している。
【００３６】
ローラ１１は、主軸受９もしくは副軸受１９の端板面と中間仕切板１５にはさまれたシリンダ１０の円筒状の内周を偏心回転する。ローラ１１に対してベーンがシリンダ１０の内周部を仕切ることで圧縮室を形成する。具体的には、ローラ１１と各部材との間は微小な隙間が有り、その隙間を密閉容器１３の底部に溜まっていた潤滑油によって塞ぎ、部材同士の摺動を防いで圧縮室３１ａ、３１ｂが形成される。
【００３７】
図１に示すように、回転軸２の偏心部５aと偏心部５bは位相が１８０゜異なる。各圧縮要素２０の圧縮行程の位相差も１８０゜である。
【００３８】
作動流体である冷媒の流れを、図１中の矢印で表す。冷媒は、先ず低圧Psで吸気管２５aを通って吸気されて、低圧側圧縮要素２０aで中間圧Pmまで圧縮される。中間圧Pmに圧縮された冷媒は、低圧側圧縮要素２０ａの圧縮室に設けられた吐出孔（図示せず）から低圧側圧縮要素２０aの外に吐出される。ここで低圧側圧縮要素２０aの圧力比（吐出圧力／吸気圧力）は、（Pm/Ps）である。
【００３９】
吐出された中間圧Pmの冷媒は、端板面とは反対側に設けられた副軸受１９の凹部と平板１８とよりなる、密閉容器１３内の高圧力空間と遮蔽された中間空間３０に一旦流下する。この中間空間３０から吐出管２６aを通って密閉容器１３の外に吐出された冷媒は、吸気管２５bを通って高圧側圧縮要素２０bに吸気される。
【００４０】
高圧側圧縮要素２０ｂによって高圧Pｄまで圧縮された冷媒は、高圧側圧縮要素２０ｂの圧縮室に設けられた吐出孔（図示せず）を通って密閉容器１３の内側に吐出される。密閉容器１３内に吐出された冷媒は、密閉容器１３内の冷媒圧力を高圧力Ｐｄとして、吐出管２６bを通って圧縮機１０１の外へ吐出される。ここで高圧側圧縮要素２０bの圧力比は、（Pd／Pm）である。
【００４１】
圧縮機１の構成は、図７、図８に示した従来のロータリ２段圧縮機１０１とほぼ同様であるが、圧縮機部品寸法が異なる。本実施形態では圧縮機部品の主要な寸法比を、次のようにした。シリンダ１０ａ、１０ｂの厚さをH1、Ｈ2とし、シリンダ１０ａ、１０ｂの内周半径をRｓ１、Ｒｓ2とし、ローラ１１ａ、１１ｂの外周半径（外径）をRｒ1、Ｒｒ2とする。また、高圧側圧縮要素２０bの押除量をV2、低圧側圧縮要素２０aの押除量をV1としたときの寸法比を、０．６５≦（V2/V1）≦０．８５、０．６≦比（H2/H1）≦１．０、０．８≦比（Rｒ2/Rｓ２）≦０．９、０．５５≦比（H2/Rｓ２）≦０．９５とした。以下、理由を説明する。
【００４２】
ロータリ２段圧縮機１を、作動流体が冷媒R410Aの空気調和機（２段圧縮サイクル）に用いた場合で説明する。高圧側と低圧側の圧縮要素２０の押除量の比（V2/V1）と、２段圧縮サイクルの冷暖平均COP向上率の関係を図２に示す。ここで冷暖平均COP向上率は２段圧縮サイクルによる冷暖平均COPの向上率である。従来の単段の圧縮機を用いたサイクルの冷暖平均COPと比較した。
【００４３】
図２には、冷凍サイクルとして通常のサイクルに本実施形態のロータリ２段圧縮機を適用したものを２段圧縮サイクルとして示し、低圧側圧縮要素２０ａで圧縮した冷媒に熱交換した後の冷媒ガスを注入するガスインジェクションサイクルを２段圧縮ガスインジェクションサイクルとして示した。尚、この２段圧縮ガスインジェクションサイクルについては後述する。
【００４４】
図２に示すように、２段圧縮サイクルにおいて、押除量比（V2/V1）が約０．６５のときに冷暖平均COP向上率が極大値となる。押除量比（V2/V1）が０．６５より小さい場合は、低圧側圧縮要素２０aの圧縮仕事が、また押除量比（V2/V1）が０．６５より大きい場合は高圧側側圧縮要素２０bの圧縮仕事が相対的に大きくなる。
【００４５】
したがって２段圧縮サイクルにおいて、２つの圧縮要素２０を同時に有効に活用する、冷暖平均ＣＯＰ向上率の差が少ない０．５≦押除量比（V2/V1）≦０．８の範囲で、冷暖平均COPが向上する。特にＲ４１０Ａ冷媒を用いるときに、高圧側圧縮要素２０ｂの押除量が低圧側圧縮要素２０ａの押除量の半分以上であって、特許文献１にある従来の押除量比（V2/V1）は、０．４５〜０．６５であるのに対して、明確に範囲が異なっている。
【００４６】
次にロータリ２段圧縮機１を、図３で示すインジェクションサイクルで用いる場合を説明する。普通にエアーコンディショナー（エアコン）などに用いられる冷凍サイクルは、凝縮器、膨張機構、蒸発器、圧縮機を配管で連通した構成を有するのに対して、２段圧縮インジェクションサイクルは、圧縮機１と配管４で接続する凝縮器１８の下流に設けられた第１の膨張機構２４ａの下流に、冷媒の液相と気相を分離するための気液分離器３と、気液分離器３と蒸発器２３の間に設けられた第２の膨張機構２４ｂと、気液分離器３と各圧縮要素２０をつなぐ配管と連通する中間流路３０とによるインジェクション流路２８を備えている。
【００４７】
この２段圧縮インジェクションサイクルの動作について説明する。ロータリ２段圧縮機１から高圧Pdで吐出された冷媒は、まず凝縮器１８で凝縮される。凝縮した冷媒は第１の膨張機構２４ａで中間圧Pmまで膨張される。中間圧Pmの冷媒は気液分離器３で気相と液相に分離され、主として気相成分がインジェクション流路２８へ、主として液相成分が膨張機構２４ｂへ流下する。主として液相成分は第２の膨張機構２４ｂで低圧Psまで膨張され、蒸発器２３で蒸発して低圧側圧縮要素２０aに吸気される。
【００４８】
低圧側圧縮要素２０aで中間圧Pmまで圧縮された冷媒は、インジェクション流路２９を流下した冷媒と混合して、高圧側圧縮要素２０bで高圧Pdまで圧縮される。このインジェクションサイクルは、蒸発器２３の熱交換に寄与しない気相成分を中間圧Pm（＞Ps）でインジェクション流路２８によりバイパスするため、低圧側圧縮要素２０aの動力低減効果が生じ、冷暖平均COPが向上する。
【００４９】
この２段圧縮インジェクションサイクルの場合、冷暖平均COP向上率を最大とする押除量の比（V2/V1）は、図２に示すように２段圧縮サイクルよりも大きくなり約０．８５である。これは押除量比（V2/V1）を大きくするほど、インジェクション流路を通るバイパス流量（以下、インジェクション流量）が増加することによる影響である。
【００５０】
したがってこのサイクルでは、冷暖平均ＣＯＰ向上率の極大値である約０．８５を中心に冷暖平均ＣＯＰ向上率が低下しきらない範囲、０．６５≦押除量比（V2/V1）≦１．０で構成することで、２段圧縮インジェクションサイクルの冷暖平均ＣＯＰが向上する。
【００５１】
さらに、押除量比（V2/V1）をサイクルの種類に寄らない範囲、すなわち両タイプの極大値を含む０．６５≦押除量比（V2/V1）≦０．８５の範囲で冷暖平均COPが向上する。本実施形態のロータリ２段圧縮機１では、特許文献１にある従来の比（V2/V1）０．４５〜０．６５よりも比の値が大きな範囲である０．６５≦押除量比（V2/V1）≦０．８５として、２段圧縮サイクル、２段圧縮インジェクションサイクルの両者において冷暖平均COPを向上することができ、設計汎用性も高くなる。
【００５２】
次に、本発明の実施形態において更なる性能向上について述べる。以下では、押除量の比（V2/V1）を０．６５〜０．８５の範囲とする。さらに設計汎用性や組み立て性から、シリンダ１１の内周半径Rsを高圧側圧縮要素２０bと低圧側圧縮要素２０aで同じ値とした。（ここでの両者の寸法差は、±1.2％とした。）
図４に、高圧側と低圧側のシリンダ１１の厚さの比（H2／H1）と空気調和機用２段圧縮サイクルにおける圧縮機効率との関係を示す。図４よりシリンダ厚さ比（H2／H1）が約０．８で、圧縮機効率は極大値となる。
【００５３】
高圧側と低圧側のシリンダ１１の厚さの比（H2／H1）に対して、圧縮機効率が極大値をもつ原理を、図５を用いて説明する。図１に示したロータリ２段圧縮機１は、回転軸２の偏心部５に、ローラ１１と偏心部５の回転遠心力Fｃと、冷媒からの圧縮荷重Fｒが働く。
【００５４】
回転遠心力Fｃは、偏心量eに応じて増大し、偏心量eはシリンダ１０の厚さHの減少に伴い増大するから、回転遠心力Fｃは、Hの減少に伴い増大する。
【００５５】
圧縮荷重Fｒは、荷重の投影面積（ローラ１１の外周半径Rr×２×厚さH）に伴い増大し、投影面積はシリンダ１０の厚さHに伴い増大する。したがって圧縮荷重Fｒは、Hに伴い増大する。
【００５６】
そこで回転遠心力Fｃと圧縮荷重Fｒの合力により圧縮機効率を極大とする比（H/Rｓ）が存在し、例えば特許文献2に示された、従来の単段の圧縮機では０．８２≦比（Rｒ/Rｓ）≦０．９４において、０．４≦比（H/Rｓ）≦０．８であった。
【００５７】
一方、本実施形態におけるロータリ２段圧縮機１では、各圧縮要素２０で圧縮効率を向上する比（H１/Rｓ１）と比（H２/Rｓ２）が存在する。本実施形態では押除量の比（V2/V1）は０．６５〜０．８５、シリンダ１０の内周半径Rs1＝Rｓ２であり、（H２/Rｓ２）／（H１/Rｓ１）よりシリンダ厚さ比（H２／H１）により、支配寸法を整理できる。
【００５８】
その結果、０．６５≦シリンダ厚さ比（H２／H１）≦１．０の範囲で、圧縮機効率を向上する。R４１０Aの２段圧縮サイクル、押除量の比（V2/V1）０．６５≦（V2/V1）≦０．８５では、高圧側の圧縮荷重Fｒ２を小さくする領域０．６５≦（H２／H１）≦１で圧縮機効率が向上した。
【００５９】
次に高圧側のシリンダ１０bの厚さH2と、圧縮機効率の関係を図６に示す。比（V2/V1）を０．６５〜０．８５、比（H１／H２）を０．６５〜１．０とした場合、高圧側のシリンダ１０bの厚さH2と内周半径Rｓ２の比（H2／Rs2）と、圧縮機効率との関係を示す。ここで押除量V1は９．１mL/rev〜１４mL/rev、比（Rr２／Rs１）は０．８〜０．９の範囲で検討した。図６より０．５５≦比（H2／Rs2）≦０．９５の範囲で、圧縮機効率が向上する。
【００６０】
比（H2／Rs2）が小さい場合はローラ１１ｂの外周面とシリンダ１０bの内周面との漏れ損失が小さい一方、ベーン摺動損失等の機械摩擦損失が増大する。逆に比（H2／Rs2）が大きい場合は、漏れ損失が大きく機械摩擦損失は小さい。さらに前述の圧縮荷重Fｒ２と回転遠心力Fｃ２の影響が加わる。ロータリ２段圧縮機１では、各圧縮要素２０の圧力比が小さいため、機械摩擦損失にたいして漏れ損失の影響が少ない。したがってロータリ２段圧縮機１の適正比（H２／Rs２）は０．５５〜０．９５であり、従来の単段の圧縮機の値０．４〜０．８よりも大きな値となっている。
【００６１】
以上のように本発明の実施形態を適用するロータリ２段圧縮機は、押除量の比（V2/V1）を０．６５〜０．８５としたため圧力比の小さい空気調和機用２段圧縮サイクルと、２段圧縮インジェクションサイクルの両者の冷暖平均COPを向上する。またシリンダの厚さの比（H2/H1）を０．６５〜１．０としたため、回転軸にかかる回転遠心力と圧縮荷重を適正化することで圧縮機効率を向上する。
【００６２】
さらに高圧側圧縮要素２０bに関して、０．８≦比（Rr２／Rs１）≦０．９や、０．５５≦比（H2／Rs2）≦０．９５としたので、冷媒漏れ損失と機械摩擦損失の割合を適正化することで縮機効率を向上する。
【００６３】
装置構成を押除量の比（V2/V1）、各圧縮要素の圧縮機部品を最適化することで、機械摩擦損失の低減、冷媒漏れ損失と機械摩擦損失の損失割合の適正化を量ることで圧縮機効率を向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に関わるロータリ２段圧縮機の縦断面図である。
【図２】本実施形態に関わるロータリ２段圧縮機の比（V2/V1）と冷暖平均COPの関係を示す図である。
【図３】本実施形態に関わる２段圧縮インジェクションサイクルの構成図である。
【図４】本実施形態に関わるロータリ２段圧縮機の比（H2/H1）と圧縮機効率の関係を示す図である。
【図５】本実施形態に関わるロータリ２段圧縮機の回転軸２に加わる荷重を示す図である。
【図６】本実施形態に関わるロータリ２段圧縮機の比（H2/Rｒ２）と圧縮機効率の関係を示す図である。
【図７】従来のロータリ２段圧縮機の縦断面図である。
【図８】従来のロータリ圧縮機の圧縮要素の平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…圧縮機、２…回転軸、３…気液分離器、４…配管、５…偏心部、６…ベーン、７…ロータ、８…ステータ、９…主軸受、１０…シリンダ、１１…ローラ、１２…蓋部、１３…密閉容器、１４…電動機、１５…中間仕切板、１６…スプリング、１７…吐出孔、１８…凝縮器、１９…副軸受、２０…圧縮要素、２１…底部、２２…胴部、２３…蒸発器、２４…膨張機構、２５…吸込管、２６…吐出管、２７…吐出管、２８…インジェクション流路、２９…平板、３０…中間流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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