(57)【要約】【課題】ロータリ型圧縮機および空気調和機の小型化またはコストダウン。【解決手段】ロータリ型圧縮機３０は、密閉容器３１０と、モータ３２０と、流体圧縮機構３４０と、クランク軸３３０と、を備える。流体圧縮機構３４０は、シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］の単一のシリンダ３４１および単一のピストン３４２を有する。クランク軸３３０は、回転可能に設置され、モータ３２０の動力をピストン３４２に伝達する。ロータリ型圧縮機３０は、Ｒ３２冷媒を圧縮するために定格能力Ｐ［ｋＷ］の空気調和機に搭載される。シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］と定格能力Ｐ［ｋＷ］との比率Ｒ［ｍｌ／ｋＷ］は、１．４０≦Ｒ≦２．４０の条件を満たす。【選択図】図１
2016102640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器（３１０）と、
前記密閉容器の中に設置されるモータ（３２０）と、
前記密閉容器の中に設置され、シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］の単一のシリンダ（３４１）および単一のピストン（３４２）を有する流体圧縮機構（３４０）と、
前記密閉容器の中に回転可能に設置され、前記モータの動力を前記ピストンに伝達するクランク軸（３３０）と、
を備え、
Ｒ３２冷媒を圧縮するために定格能力Ｐ［ｋＷ］の空気調和機に搭載されるロータリ型圧縮機（３０）であって、
前記シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］と前記定格能力Ｐ［ｋＷ］との比率Ｒ［ｍｌ／ｋＷ］が
Ｒ＝Ｃ／Ｐ
で定義されるとき、
１．４０≦Ｒ≦２．４０
の条件を満たす、
ロータリ型圧縮機（３０）。
【請求項２】
前記比率Ｒが
１．４０≦Ｒ≦２．３０
の条件を満たす、
請求項１に記載のロータリ型圧縮機。
【請求項３】
Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路（１０Ｂ）と、
前記冷媒回路に設けられた、
請求項１または２に記載のロータリ型圧縮機と、
室外熱交換機（４０）と、
減圧装置（５０）と、
室内熱交換機（６０）と、
四路切り替え弁（７０）と、
を備え、
前記室外熱交換器を凝縮機として機能させ、前記室内熱交換器を蒸発機として機能させる冷房運転の能力ＰC［ｋＷ］と、
前記室外熱交換器を蒸発機として機能させ、前記室内熱交換器を凝縮機として機能させる暖房運転の能力ＰH［ｋＷ］と、の間に
（ＰC×０．５）≦ＰH≦ＰC
の関係が成立する、空気調和機（１Ｂ）。
【請求項４】
（ＰC×０．５）≦ＰH≦（ＰC×０．７）
の関係が成立する、請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路（１０Ａ）と、
前記冷媒回路に設けられた、
請求項１または２に記載の前記ロータリ型圧縮機と、
室外熱交換機（４０）と、
減圧装置（５０）と、
室内熱交換機（６０）と、
を備え、
冷房機能を有し、暖房機能を有しない、
空気調和機（１Ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ型圧縮機、および、それを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の冷媒回路には、通常、圧縮機、減圧装置、室内熱交換器、室外熱交換器、四路切換弁、アキュームレータなどが搭載される。特許文献１（特開２０１４−１２９７６１号公報）は、空気調和機に搭載されるロータリ圧縮機の一例を開示している。
【０００３】
日本で使用される空気調和機の多くは、冷房機能と暖房機能の両方を有する。通常、空気調和機は、冷房運転時よりも暖房運転時の方が、冷媒の圧縮において高い能力を必要する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温暖な国々においては、空気調和機の暖房機能は、一年のうちの限られた時期にしか必要とされないことがある。その場合に必要とされる暖房能力も、日本で要求される水準より低いことが多い。
【０００５】
あるいは、さらに温暖な国々においては、暖房機能が不要である場合もある。
【０００６】
したがって、日本国内向けの空気調和機用に製造された圧縮機は、これらの国々に向けた空気調和機に搭載するには、不必要なまでに高い圧縮性能を有していることが多い。高い圧縮性能を実現するための過大なシリンダ容積は、機器の大型化とコストアップをもたらす。
【０００７】
本発明の課題は、冷房機能に加えて低い能力水準の暖房機能を有する空気調和機において、圧縮機の性能を最適化することによってシリンダ容積を減少させ、機器のコストダウンを図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１観点に係るロータリ型圧縮機は、密閉容器と、モータと、流体圧縮機構と、クランク軸と、を備える。モータは、密閉容器の中に設置される。流体圧縮機構は、密閉容器の中に設置される。流体圧縮機構は、シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］の単一のシリンダおよび単一のピストンを有する。クランク軸は、密閉容器の中に回転可能に設置される。クランク軸は、モータの動力をピストンに伝達する。ロータリ型圧縮機は、Ｒ３２冷媒を圧縮するために定格能力Ｐ［ｋＷ］の空気調和機に搭載される。シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］と定格能力Ｐ［ｋＷ］との比率Ｒ［ｍｌ／ｋＷ］が、Ｒ＝Ｃ／Ｐで定義される。このとき、１．４０≦Ｒ≦２．４０の条件を満たす。
【０００９】
この構成によれば、比率Ｒ＝Ｃ／Ｐ（Ｃ：シリンダ容積、Ｐ：空気調和機の定格能力）が２．４０以下であるロータリ型圧縮機が提供される。シリンダ容積が小さいので、ロータリ型圧縮機の小型化またはコストダウンを実現することができる。
【００１０】
本発明の第２観点に係るロータリ型圧縮機は、第１観点に係るロータリ型圧縮機において、比率Ｒが、１．４０≦Ｒ≦２．３０の条件を満たす。
【００１１】
この構成によれば、比率Ｒが２．３０以下であるロータリ型圧縮機が提供される。シリンダ容積がさらに小さいので、ロータリ型圧縮機のさらなる小型化またはコストダウンを実現することができる。
【００１２】
本発明の第３観点に係る空気調和機は、Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路を備える。冷媒回路には、第１観点または第２観点に係るロータリ型圧縮機と、室外熱交換機と、減圧装置と、室内熱交換機と、四路切り替え弁と、が設けられる。冷房運転では、室外熱交換器を凝縮機として機能させ、室内熱交換器を蒸発機として機能させる。暖房運転では、室外熱交換器を蒸発機として機能させ、室内熱交換器を凝縮機として機能させる。冷房運転の能力ＰC［ｋＷ］と、暖房運転の能力ＰH［ｋＷ］と、の間に、（ＰC×０．５）≦ＰH≦ＰC、の関係が成立する。
【００１３】
この構成によれば、冷房機能に加えて低い能力水準の暖房機能を有する空気調和機において、小型化またはコストダウンを実現することができる。
【００１４】
本発明の第４観点に係る空気調和機は、第３観点に係る空気調和機において、（ＰC×０．５）≦ＰH≦（ＰC×０．７）、の関係が成立する。
【００１５】
この構成によれば、空気調和機のさらなる小型化またはコストダウンを実現することができる。
【００１６】
本発明の第５観点に係る空気調和機は、Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路を備える。冷媒回路には、第１観点または第２観点に係るロータリ型圧縮機と、室外熱交換機と、減圧装置と、室内熱交換機と、が設けられる。空気調和機は、冷房機能を有し、暖房機能を有しない。
【００１７】
この構成によれば、冷房機能を有し、暖房機能を有しない空気調和機において、小型化またはコストダウンを実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１観点および第２観点に係るロータリ型圧縮機は、小型または低価格なものになり得る。
【００１９】
本発明の第３観点および第４観点に係る空気調和機は、冷房機能および暖房機能を有し、小型または低価格なものになり得る。
【００２０】
本発明の第５観点に係る空気調和機は、冷房機能を有し、小型または低価格なものになり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータリ型圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
（１）全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリ型圧縮機３０を示す。ロータリ型圧縮機３０は、Ｒ３２冷媒が循環する冷媒回路の一部を構成する。ロータリ型圧縮機３０は、低圧のＲ３２気体冷媒を圧縮して、高圧のＲ３２気体冷媒を排出するためのものである。図中の矢印は、冷媒の流れを表している。
【００２３】
ロータリ型圧縮機３０は、定格能力Ｐ［ｋＷ］の空気調和機に搭載される。
【００２４】
ロータリ型圧縮機３０は、密閉容器３１０、モータ３２０、クランク軸３３０、流体圧縮機構３４０、潤滑油貯留部３５０、第１軸受部材３６１、第２軸受部材３６２、吸入管３７０、吐出管３８０を有する。
【００２５】
（２）詳細構成
（２−１）密閉容器３１０
密閉容器３１０は、各種部品を収容する。
【００２６】
（２−２）モータ３２０
モータ３２０は、ステータ３２１およびロータ３２２を有する。ステータ３２１は密閉容器３１０に固定されている。ロータ３２２は、ステータ３２１と磁気的に相互作用することにより回転する。
【００２７】
（２−３）クランク軸３３０、第１軸受部材３６１、第２軸受部材３６２
クランク軸３３０は、ロータ３２２に固定されている。さらに、クランク軸３３０は、第１軸受部材３６１および第２軸受部材３６２によって、回転軸心ＲＡを中心として回転できるように支持されている。
【００２８】
クランク軸３３０は偏心部３３１を有している。
【００２９】
（２−４）流体圧縮機構３４０
流体圧縮機構３４０は、単一のシリンダ３４１と、当該シリンダ３４１の中に設置された単一のピストン３４２を有する。シリンダ３４１は、シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］を有しており、密閉容器３１０に固定されている。ピストン３４２は、クランク軸３３０の偏心部３３１に設置されている。シリンダ３４１およびピストン３４２は、圧縮室３４３を規定する。ロータ３２２の回転は、偏心部３３１を介して、ピストン３４２を公転させる。この公転に伴って、圧縮室３４３の容積が変動することにより、気体冷媒が圧縮される。
【００３０】
ここで、「シリンダ容積」とは、いわゆる理論容積を意味し、すなわち、ピストン３４２が１回転する間に吸入管３７０からシリンダ３４１へ吸入される気体冷媒の体積に相当する。
【００３１】
（２−５）潤滑油貯留部３５０
密閉容器３１０の下部には、潤滑油貯留部３５０が設けられている。潤滑油貯留部３５０には、流体圧縮機構３４０を潤滑するための潤滑油が貯留されている。
【００３２】
（２−６）吸入管３７０、吐出管３８０
気体冷媒は、吸入管３７０から密閉容器３１０の中へ入る。その後、気体冷媒は、圧縮室３４３で圧縮される。圧縮された気体冷媒は、ステータ３２１とロータ３２２との間のギャップおよびその他の箇所を通過して、密閉容器３１０の上方に設置された吐出管３８０から排出される。
【００３３】
（３）特徴
本実施形態に係るロータリ型圧縮機３０においては、シリンダ容積Ｃ［ｍｌ］と定格能力Ｐ［ｋＷ］との比率Ｒ［ｍｌ／ｋＷ］が
Ｒ＝Ｃ／Ｐ
で定義され、当該比率Ｒの範囲は、
１．４０≦Ｒ≦２．４０
となるように構成されている。
【００３４】
この構成によれば、ロータリ型圧縮機３０のシリンダ容積は小さい。したがって、ロータリ型圧縮機３０の小型化およびコストダウンを実現することができる。
【００３５】
この構成は、冷房機能を有し、暖房機能を有しない空気調和機の小型化またはコストダウンを行うのに有用である。加えて、この構成は、冷房機能に加えて低い能力水準の暖房機能を有する空気調和機の小型化またはコストダウンを行うのに有用である。
【００３６】
（４）変形例
上述した第１実施形態に係るロータリ型圧縮機３０の比率Ｒの範囲は、１．４０≦Ｒ≦２．４０である。これに代えて、第１実施形態の変形例に係るロータリ型圧縮機３０では、より狭い比率Ｒの範囲である、
１．４０≦Ｒ≦２．３０
を採用する。
【００３７】
この構成によれば、ロータリ型圧縮機のさらなる小型化またはコストダウンを実現することができる。
【００３８】
この構成は、例えば、定格能力の小さな空気調和機の小型化またはコストダウンを行うのに有用である。
【００３９】
＜第２実施形態＞
（１）全体構成
図２は、本発明の第２実施形態に係る空気調和機１Ａを示す。空気調和機１Ａは冷房専用の機種であり、Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路１０Ａを有する。冷媒回路１０Ａは、室外機２、室内機３、および、それらを結ぶ冷媒連絡配管４にわたって構成されている。本実施形態に係る空気調和機１Ａは、定格能力Ｐ［ｋＷ］の能力を有する。
【００４０】
（２）詳細構成
（２−１）室外機２
室外機２は、アキュームレータ２０、ロータリ型圧縮機３０、室外熱交換器４０、室外ファン４１、減圧装置５０を有する。
【００４１】
（２−１−１）アキュームレータ２０
アキュームレータ２０は、冷媒入口２１０と、冷媒出口２２０とを有する。冷媒入口２１０から導入された気液２相状態にある冷媒は、液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒から分離された気体冷媒は、冷媒出口２２０から排出される。
【００４２】
なお、アキュームレータ２０は、必ずしも設けなくとも良い。
【００４３】
（２−１−２）ロータリ型圧縮機３０
ロータリ型圧縮機３０は、前述の第１実施形態またはその変形例に係るものである。
【００４４】
（２−１−３）室外熱交換器４０
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との熱交換を行う。具体的には、室外熱交換器４０は、ロータリ型圧縮機３０が排出した圧縮された気体冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を外気へ放出する。
【００４５】
（２−１−４）室外ファン４１
室外ファン４１は、室外熱交換器４０の熱交換を促進する。
【００４６】
（２−１−５）減圧装置５０
減圧装置５０は、室外熱交換器４０が排出した凝縮された冷媒を減圧するものであり、例えば膨張弁からなる。
【００４７】
（２−２）室内機３
室内機３は、室内熱交換器６０、室内ファン６１を有する。
【００４８】
（２−２−１）室内熱交換器６０
室内熱交換器６０は、冷媒と室内空気との熱交換を行う。具体的には、室内熱交換器６０は、減圧装置５０が排出した冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、室内空気の熱を冷媒へ吸収させる。
【００４９】
室内熱交換器６０が排出した冷媒は、アキュームレータ２０へ送られる。
【００５０】
（２−２−２）室内ファン６１
室内ファン６１は、室内熱交換器６０の熱交換を促進する。
【００５１】
（２−３）冷媒連絡配管４
冷媒連絡配管４は、ガス冷媒連絡配管８１、液冷媒連絡配管８２を有する。
【００５２】
（３）特徴
冷房専用の空気調和機１Ａは、ロータリ型圧縮機３０の利用により、小型化またはコストダウンを実現しやすい。
【００５３】
＜第３実施形態＞
（１）全体構成
図３は、本発明の第３実施形態に係る空気調和機１Ｂを示す。空気調和機１Ｂは、冷房機能および低い能力水準の暖房機能を有する機種であり、Ｒ３２冷媒を循環させる冷媒回路１０Ｂを有する。冷媒回路１０Ｂは、室外機２、室内機３、および、それらを結ぶ冷媒連絡配管４にわたって構成されている。
【００５４】
冷媒回路１０Ｂは、アキュームレータ２０、ロータリ型圧縮機３０、室外熱交換器４０、減圧装置５０、室内熱交換器６０に加えて、室外機２に設置された四路切換弁７０を有する点で、本発明の第２実施形態に係る冷媒回路１０Ａとは異なっている。
【００５５】
ロータリ型圧縮機３０は、前述の第１実施形態またはその変形例に係るものである。
【００５６】
（２）冷房運転
四路切換弁７０が、図３に実線で示すように、ロータリ型圧縮機３０の吐出管３８０を室外熱交換器４０と連通させるとともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室内熱交換器６０と連通させる場合、空気調和機１Ｂは冷房装置として機能する。このときの各部品の動作は、第２実施形態に係る空気調和機１Ａと同じである。
【００５７】
（３）暖房運転
四路切換弁７０が、図３に破線で示すように、ロータリ型圧縮機３０の吐出管３８０を室内熱交換器６０と連通させるとともに、アキュームレータ２０の冷媒入口２１０を室外熱交換器４０と連通させる場合、空気調和機１Ｂは暖房装置として機能する。
【００５８】
この時、室外熱交換器４０は、減圧装置５０が排出した冷媒を蒸発させる蒸発機として機能し、外気の熱を冷媒へ吸収させる。一方、室内熱交換器６０は、ロータリ型圧縮機３０が排出した圧縮された気体冷媒を凝縮させる凝縮機として機能し、冷媒の熱を室内空気へ放出する。
【００５９】
（４）特徴
本実施形態に係る空気調和機１Ｂは、定格能力Ｐ［ｋＷ］の能力を有する。
【００６０】
空気調和機１Ｂの冷房運転の能力ＰC［ｋＷ］は、暖房運転の能力ＰH［ｋＷ］以上である。したがって、下記の関係が成り立つ。
ＰH≦ＰC
Ｐ＝ＰC
【００６１】
さらに、暖房運転の能力ＰHは、冷房運転の能力ＰCの５０％以上である。すなわち、下記の関係が成り立つ。
（ＰC×０．５）≦ＰH
【００６２】
以上より、空気調和機１Ｂの能力について、下記の関係が成り立つ。
（ＰC×０．５）≦ＰH≦ＰC＝Ｐ
【００６３】
このような、冷房機能および低い能力水準の暖房機能を有する空気調和機１Ｂには、ロータリ型圧縮機３０を適用することが可能である。この場合、小型化またはコストダウンを実現しやすい。
【００６４】
（５）変形例
本実施形態の変形例として、空気調和機１Ｂの暖房運転の能力ＰH［ｋＷ］は、冷房運転の能力ＰC［ｋＷ］の５０％〜７０％の範囲内としてもよい。すなわち、下記の関係が成り立つ。
【００６５】
（ＰC×０．５）≦ＰH≦（ＰC×０．７）
この場合、暖房運転の能力ＰH［ｋＷ］の上限値がより小さいので、さらなる小型化またはコストダウンを実現しやすい。
【符号の説明】
【００６６】
１Ａ    空気調和機
１Ｂ    空気調和機
２      室外機
３      室内機
４      冷媒連絡配管
１０Ａ    冷媒回路
１０Ｂ    冷媒回路
２０      アキュームレータ
３０      圧縮機
４０      室外熱交換器
５０      減圧装置
６０      室内熱交換器
７０      四路切換弁
３１０      密閉容器
３２０      モータ
３３０      クランク軸
３４０      流体圧縮機構
３４１      シリンダ
３４２      ピストン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２０１４−１２９７６１号公報
【図１】
2016102640.tif 000003
【図２】
2016102640.tif 000004
【図３】
2016102640.tif 000005