CN102809235A - 多段压缩式制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

提供一种多段压缩式制冷循环装置，其中，控制装置(50)当起动多段压缩式制冷循环装置时，以相对于发挥最大能力的最大转速更低速的转速开始低段侧压缩机构(1)以及高段侧压缩机构(2)的运转，使转速呈阶段性地上升。因此，可以实现抑制油从压缩机的流出。

Description

多段压缩式制冷循环装置

技术领域

本发明涉及一种具有多段的压缩机构的多段压缩式制冷循环装置。

背景技术

作为具有多段的压缩机构的多段压缩式制冷循环装置的一例，公知如专利文献1(日本专利第3152454号公报)所述的二段压缩式制冷装置。专利文献1的二段压缩式制冷装置，环状地连接低段侧压缩机、高段侧压缩机、油分离器、冷凝器、减压装置以及蒸发器从而构成制冷循环，进而低段侧压缩机和高段侧压缩机通过具有开闭阀的油配管连接。通过该结构，从高段侧压缩机流出并被油分离器分离的油返回高段侧压缩机，使在高段侧压缩机中达到规定量以上的油经油配管从高段侧压缩机返回低段侧压缩机。

在上述专利文献1的装置中，如上述那样提出了一种使流出压缩机的油返回的机构，但是原本并没有考虑抑制从压缩机流出的油的机构。此外，当被油分离器分离并返回高段侧压缩机的油通过油配管以规定量返回需要时间时，反复在压缩机内部的油不足的状态下进行运转，由此，压缩机的滑动部磨损，导致故障。

此外，在专利文献1的装置中，当积存在压缩机内部的制冷剂多的时候起动压缩机时，从压缩机大量排出制冷剂和油，超过油分离器的分离能力，不能分离的油流出到下游的制冷剂通路。由此，在压缩机内部的油不足的状态下进行运转，从而压缩机的滑动部磨损，导致故障。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种实现抑制来自压缩机的油流出的多段压缩式制冷循环装置。

本发明的第1例的多段压缩式制冷循环装置具有：

低段侧压缩机构，其设置于密闭容器内；

高段侧压缩机构，其被串联连接到低段侧压缩机构的排出侧，并且设置于密闭容器内；

散热器，其与高段侧压缩机构的排出侧连接；

减压装置，其与散热器的出口侧连接，对流出散热器的制冷剂进行减压；

蒸发器，在减压装置减压后的制冷剂流入蒸发器并蒸发，蒸发器配置于低段侧压缩机构吸入侧；以及

控制装置，其控制低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的转速。

进而，控制装置当起动该多段压缩式制冷循环装置时，以比发挥最大能力的最大转速低速的转速，开始低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的运转，并使转速呈阶段性地上升。

因此，当起动多段压缩式制冷循环装置时，以比最大转速低速的转速开始低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的各运转，使转速呈阶段性地上升并达到最大转速。根据该控制，当制冷剂在密闭容器内部停留时进行起动的情况下，可以抑制伴随于转子的旋转的油的卷起，并且使低段侧压缩机构侧的内部压力平缓地下降，从而可以抑制停留中的制冷剂的蒸发。由此，可以实现抑制油从压缩机的流出，从而可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

在本发明的第2例中，控制装置当起动该多段压缩式制冷循环装置时，使低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的转速分别独立地以不同的转速呈阶段性地上升。

在此情况下，由于在每个压缩机构分别以独立的转速实施转速的阶段性的上升，所以可以任意地控制各压缩机构的内部压力的变动。由此，由于可以使各压缩机构的内部压力以更平缓的变化率来改变，所以可以使各压缩机构的内部压力更加平缓地下降并抑制制冷剂的蒸发。

在本发明的第3例中，控制装置当起动该多段压缩式制冷循环装置时，使高段侧压缩机构比低段侧压缩机构先起动，在高段侧压缩机构的起动后，在判定为预先设定的低段侧压缩机构的停机结束条件成立的情况下起动低段侧压缩机构。

在此情况下，通过使高段侧压缩机构比低段侧压缩机构先起动，由此，可以使低段侧压缩机构侧的内部压力很快下降并且使停留中的制冷剂的蒸发提前。像这样，即使使停留中的制冷剂的蒸发提前，由于低段侧压缩机构停机，所以油也不向外部流出。并且，由于将起动低段侧压缩机构的时机设为预先设定的停机结束条件成立时，因此只要将可以判断为该制冷剂的蒸发进行并没有油流出的问题的条件设为停机结束条件，就可以减少低段侧压缩机构的停机时间，并且可以使尽可能快的压缩机构的压力上升(立ち上げ)变得可能。

在本发明的第4例中，控制装置在高段侧压缩机构起动后，在判定为经过了预先设定的低段侧压缩机构的停机时间的情况下起动低段侧压缩机构。

根据本发明，通过将停机结束条件成立时设为经过预先设定的低段侧压缩机构的停机时间，由此，采用基于实验或经验规律而适当决定的停机时间，从而可以使低段侧压缩机构起动。由此，可以提供同时兼顾尽可能快的压缩机构的压力上升和油流出的抑制的控制。

在本发明的第5例中，控制装置在高段侧压缩机构起动后，即使在未经过预先设定的低段侧压缩机构的停机时间的情况下，当判定为设置有低段侧压缩机构的密闭容器内的压力低于预先设定的压力值时，也起动低段侧压缩机构。

根据本发明，将停机结束条件成立时设为低段侧压缩机构侧的内部压力小于预先设定的压力值时，由此，根据实验或经验规律，采用可以判断为制冷剂蒸发的进行程度达到没有油流出的问题的水平的压力水平，从而可以起动低段侧压缩机构。因此，不用等待该停机时间的经过，就可以适当地令低段侧压缩机构起动，可以提供同时兼顾尽可能快的压缩机构的压力上升和油流出的抑制的控制。

在本发明的第6例中，多段压缩式制冷循环装置还可以具有：中间压用减压装置，其使从散热器流出的制冷剂分流，并将分流的一方的制冷剂减压至中间压；以及内部热交换器，其使通过中间压用减压装置而被减压至中间压的制冷剂和分流的另一方的制冷剂进行热交换。此时，在内部热交换器中对减压至中间压的制冷剂进行热交换后，使其吸入高段侧压缩机构的吸入侧。

根据本发明，使通过中间压用减压装置减压至中间压的制冷剂与从散热器流出的高压的制冷剂在内部热交换器中进行热交换，由此，通过从高压的制冷剂吸热并且对从散热器流出的制冷剂进行过冷却，可以提高制冷能力。

本发明的第7例的多段压缩式制冷循环装置也可以具有油分离器，该油分离器从由高段侧压缩机构排出的制冷剂中将油分离，并使其返回高段侧压缩机构的吸入侧。

在此情况下，由于可以通过油分离器使从压缩机构的容器内向外部流出的油回到高段侧压缩机构，所以可以对上述发明的低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的阶段性的转速增加的控制进行补充，从而可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

本发明的第8例的多段压缩式制冷循环装置可以具有均油回路，该均油回路对设有低段侧压缩机构的密闭容器的内部和设有高段侧压缩机构的密闭容器的内部进行连通，并将在高段侧压缩机构侧溢出(overflow)的油供应到低段侧压缩机构侧。

在此情况下，由于也可以对低段侧压缩机构侧供应油，使得油不过于偏向高段侧压缩机构侧，所以可以补充上述发明的低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的阶段性的转速增加的控制，从而可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

本发明的第9例的多段压缩式制冷循环装置具有：

低段侧压缩机构，其设置于密闭容器内；

高段侧压缩机构，其与低段侧压缩机构的排出侧串联连接，并设置于密闭容器内；

散热器，其与高段侧压缩机构的排出侧连接；

减压装置，其与散热器的出口侧连接，并对流出散热器(3)的制冷剂进行减压；

蒸发器，在减压装置减压后的制冷剂流入蒸发器并蒸发，所述蒸发器配置于低段侧压缩机构吸入侧；以及

控制装置，其控制低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的转速。

控制装置进行控制，使得在起动该多段压缩式制冷循环装置时，从使转速平缓增速的第一增速运转区域开始低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的运转，接着经过转速增加率比该第一增速运转区域的转速增加率更大的第二增速运转区域，达到发挥最大能力的最大转速。

根据本发明，在起动多段压缩式制冷循环装置时，从平缓的增速的第一增速运转区域开始进行低段侧压缩机构以及高段侧压缩机构的各运转，接着经过增速率比该第一增速运转区域的增速率高的第二增速运转区域，达到最大转速。根据该控制，在制冷剂停留在密闭容器内部时进行起动的情况下，可以抑制伴随于转子的旋转的油的卷起，并且可以使低段侧压缩机构侧的内部压力平缓地下降，从而可以抑制停留中的制冷剂的蒸发。因此，可以实现抑制油从压缩机的流出，从而可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

附图说明

图1是表示应用本发明的第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图2是表示多段压缩式制冷循环装置具有的压缩机的大体构成的一例的示意图；

图3(a)、(b)是用于说明第一实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的控制方法的图；

图4是用于说明第一实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的其他的控制方法的图；

图5(a)、(b)是用于说明第二实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的控制方法的图；

图6(a)、(b)是用于说明第三实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的控制方法的图；

图7是用于说明第四实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的控制方法的流程图；

图8(a)、(b)是用于说明第五实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置时的控制方法的图；

图9是表示第六实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图10是表示第七实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图11是表示第八实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图12是表示第九实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图13是表示其他方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图；

图14是表示其他方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的多个方式。有时在各方式中，对于与在先方式中说明的事项对应的部分，标注相同的参照符号，并省略重复的说明。在各方式中仅说明构成的一部分的情况下，关于构成的其他部分可以适用先行说明的其他方式。在各实施方式中不仅具体明示可以组合的部分彼此的组合，只要对组合不产生障碍，即使不明示也可以部分地彼此组合实施方式。

(第一实施方式)

以下参照图1～图4说明适用本发明的第一实施方式。图1是表示第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置的构成的示意图。

第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置100是对制冷剂压力进行二段升压的二段升压式制冷循环装置，适宜作为制冷机使用，例如，可以用于集装箱用制冷机。多段压缩式制冷循环装置100如图1所示那样，具有低段侧压缩机1和高段侧压缩机2来作为压缩机，将散热器3、内部热交换器5、第一膨胀阀6(减压装置)以及蒸发器8环状地配管连接而构成。进而，多段压缩式制冷循环装置100在回程通路10上具有第二膨胀阀7(中间压用减压装置)，该回程通路10连结对高段侧压缩机2的吸入侧和低段侧压缩机1的排出侧进行连接的配管与散热器3的出口侧配管。制冷剂例如是以二氧化碳为主要成分的热介质，在此情况下，多段压缩式制冷循环装置100构成高压侧的制冷剂压力达到制冷剂的临界压力以上的蒸汽压缩式的超临界制冷循环。

低段侧压缩机1是其排出部与高段侧压缩机2的吸入部配管连接的低段侧压缩机构，其吸入低压制冷剂，并压缩至中间压力并向高段侧压缩机2排出。高段侧压缩机2是与低段侧压缩机1的排出侧连结的高段侧压缩机构，其吸入从低段侧压缩机1排出的中间压力的制冷剂，并压缩成高压制冷剂并向散热器3排出。

低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2分别构成为通过控制装置50可以自由地控制转速。各压缩机通过控制装置50来控制转速，从而可以调整制冷剂排出量。低段侧压缩机1被施加由变换器40调整了频率的交流电压，控制其电动机部1b的旋转速度。高段侧压缩机2被施加由变换器41调整了频率的交流电压，控制其电动机部2b的旋转速度。在此情况下，变换器40、41从蓄电池或者电源接收直流电源或者交流电源的供应，并由控制装置50控制。

图2是表示低段侧压缩机1、高段侧压缩机2的大体构成的一例的示意图。例如，如图2所示那样，低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2是具有相同构造的旋转压缩机。低段侧压缩机1主要由密闭容器1a、配置于密闭容器1a的内部的内转子式的电动机部1b和配置于密闭容器1a的内部的压缩机构部1c构成。高段侧压缩机2主要由密闭容器2a、配置于密闭容器2a的内部的内转子式的电动机部2b和配置于密闭容器2a的内部的压缩机构部2c构成。电动机部1b、2b在密闭容器1a的内部位于压缩机构部1c、2c的上方。

压缩机构部1c、2c由以下部件构成：轴1c1、2c1，其以中心轴为中心可以旋转；辊子，其在轴1c1、2c1的偏心轴上嵌合，伴随于轴1c1、2c1的旋转而在工作缸的圆筒内部进行偏心旋转运动；叶片(vane)，其前端与辊子相接并同时在工作缸的叶片槽的内部进行往复运动；以及轴颈(journal)轴承，其夹持工作缸的两端面并且将轴1c1、2c1支承为旋转自如。压缩机构部1c、2c通过在工作缸的周围形成的支承部被固定于密闭容器1a、2a。内转子式的电动机部1b、2b由圆筒形状的定子1b1、2b1和圆柱形状的转子1b2、2b2构成，所述定子1b1、2b1被焊接到密闭容器1a、2a的内部，所述转子1b2、2b2被热装到轴1c1、2c1上。定子1b1、2b1，由在中心轴方向上层叠的电磁钢板和线圈构成。

流通于低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2的工作流体从吸入管1d、2d通过工作缸的吸入孔，被引导至压缩机构部1c、2c的压缩室。对定子1b1、2b1的线圈通电而产生的磁场和转子1b2、2b2的永久磁铁的磁场相互作用而产生转矩，该转矩驱动转子1b2、2b2旋转，经轴1c1、2c1使辊子进行偏心旋转运动，从而压缩室的容积变化，压缩工作流体。被压缩的工作流体在排出孔的排出阀打开时，经密闭容器1a、2a的内部，由排出管1e、2e排出到密闭容器1a、2a的外部。

在图1所示的多段压缩式制冷循环装置100中，通过蒸发器8，与由送风机9供应的空气之间进行热交换而气化的气体被吸入低段侧压缩机1。通过低段侧压缩机1加压至中间压力并被排出的制冷剂气体流入回程通路10并通过第二膨胀阀7被减压为中间压力，之后与在内部热交换器5与流出散热器3的剩余的制冷剂进行热交换而被加热了的制冷剂混合，之后被吸入高段侧压缩机2。

通过高段侧压缩机2被加压至排出压力的高压的制冷剂气体流入散热器3，通过与由送风机4供应的空气进行热交换而散热、冷却。流出散热器3的制冷剂，一部分流入回程通路10，剩余的制冷剂流向第一膨胀阀6从而分流。流入回程通路10的制冷剂，在第二膨胀阀7被减压至中间压力后，在内部热交换器5与流出散热器3的剩余的制冷剂热交换。流向第一膨胀阀6的剩余的制冷剂通过在内部热交换器5与被第二膨胀阀7减压至中间压力的制冷剂热交换，从而被冷却，然后流入第一膨胀阀6。然后，被第一膨胀阀6减压的制冷剂在蒸发器8中蒸发并从由送风机9供应的空气中吸热，被吸入低段侧压缩机1。

并且，送风机4以及送风机9分别构成为通过控制装置50来控制风扇电机4a、9a的转速从而可以调整供应到散热器3、蒸发器8的空气的风量。

控制装置50是主要控制多段压缩式制冷循环装置100的动作的装置，其具有：输入电路，向其中输入来自各种检测器等的通信信号，所述各种检测器检测来自远距离控制器(remote controller)上的各种开关的信号、制冷剂压力、制冷剂温度、空气温度等；微机，其使用来自输入电路的信号进行各种运算；以及输出电路，其输出基于微机的运算来控制低段侧压缩机1、高段侧压缩机2、风扇电机4a、9a等的动作的通信信号。微机内置ROM或者RAM作为存储部，并具有预先设定的控制程序或者可以更新的控制程序。

在多段压缩式制冷循环装置中，当制冷循环装置被置于停机的状态下时，由于周围温度变化等的影响，成为制冷剂向压缩机内部积存的，所谓熟睡状态。在该状态下，压缩机内部成为具有润滑作用的油和制冷剂混合的状态。图2中虚线所示的线表示在压缩机内部的、制冷剂以及油的混合液体的液面，该液面充满至压缩机构部1c、2c湿润的位置。

当该制冷剂熟睡的状态进行得显著时，压缩机内部的液量增加，贮存在压缩机内部的混合液体的液面，如图2的双点划线所示那样，到达电动机部1b、2b。当在该状态下起动多段压缩式制冷循环装置时，通过电动机部1b、2b的转子1b2、2b2的旋转，与制冷剂掺混的油被卷起，被卷起的油从上方的排出管1e、2e向压缩机的外部流出，存在于循环内的制冷剂通路中。

进而，在多段压缩式制冷循环装置中，在以可得到所述的规定的中间压力的输出来起动低段侧压缩机的情况下(图3(a)的虚线表示的“现有的起动方法”的压缩机转速)，低段侧压缩机内部的压力从起动前的、高段侧压缩机内部的压力和低段侧压缩机内部的压力平衡的状态，急剧地下降。通过该急剧的压力下降，贮存在低段侧压缩机内部的制冷剂蒸发，卷起混合液中所含的油。压缩机内部的制冷剂蒸发，由此，混合液体的液面波动，进而容易进行蒸发，油变成雾，容易向压缩机外部流出。因此，通过这样的低段侧压缩机内部的压力下降现象，也产生油向压缩机外部的流出。并且，该情况下的压缩机内部的压力下降如图3(b)的虚线所示。如以上那样，通过油向压缩机外部的流出，当在压缩机内部的油不足的状态下进行运转时，压缩机的滑动部磨损，引起故障。

因此，在本实施方式的多段压缩式制冷循环装置100中，为了抑制油向压缩机外部的流出，进行有特点的控制。以下，关于起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，参照图3进行说明。在图3(a)中如虚线所示那样，现有的压缩机的起动方法在压缩机的起动时，以运转制冷循环装置所需的规定的输出水平(额定运转时的输出水平)开始运转。因此，压缩机的转速急剧地上升，立即达到发挥该规定的输出水平的转速Nm(额定运转时的目标转速)，之后以固定的转速继续运转。在这样的现有的起动方法中，在图3(b)中如虚线所示那样，各压缩机内部的压力从工作时间t＝0时的平衡的状态变成具有急剧的倾斜(变化率)，在低段侧压缩机1的情况下下降，在高段侧压缩机2的情况下上升。通过该低段侧压缩机1的内部压力的下降，如上述那样，产生混合液中所含的油的卷起现象，油向压缩机外部流出。

多段压缩式制冷循环装置100在压缩机的起动时，在达到运转制冷循环装置所需的规定的输出水平(额定运转时的输出水平)之前的期间，控制低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2，以使比发挥该规定的输出水平的转速Nm小的转速N1、N2呈阶段性地(阶梯状地)经过后再达到转速Nm。即，在图3(a)中如实线所示那样，通过控制装置50来控制，使得低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2以第一转速N1持续第一规定时间，接着增速到第二转速N2并持续第二规定时间，然后达到最终的转速Nm。

在基于这样的阶段性的转速增加的特殊的起动方法中，在图3(b)中如实线所示那样，通过压缩机转速的缓慢的上升，各压缩机内部的压力从工作时间t＝0时的平衡状态，具有比现有技术的起动方法更平缓的倾斜(变化率)，在低段侧压缩机1的情况下下降，在高段侧压缩机的情况下上升。通过该低段侧压缩机1的内部压力的缓慢的下降，由于抑制了在压缩机内部的制冷剂的蒸发，所以可以抑制混合液中所含的油的卷起现象，从而可以降低油向压缩机外部的流出。

此外，起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，也可以基于在图4中如实线所示的转速控制。根据该转速控制，起到与在图3中如实线所示的起动方法相同的作用效果。在该起动方法中，通过使压缩机的输出交替ON、OFF，由此转速变化为脉冲状。控制装置50通过使与OFF时间相对的ON时间变化或者使在ON时间下的转速值变化，从而可以调整ON、OFF切换时间的平均转速。根据该脉冲状的转速变化，变为相当于第一转速N1的平均转速，从而可以提供与图3所示的阶段性的转速控制同样的转速控制。

以下，说明第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置100带来的作用效果。根据多段压缩式制冷循环装置100，控制装置50进行控制，使得在起动多段压缩式制冷循环装置100时，以比发挥最大能力的最大转速低速的转速开始低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2的运转，并且呈阶段性地使转速上升，达到最大转速。

根据该控制，在起动多段压缩式制冷循环装置100时，以比最大转速低速的转速开始低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2的各运转，并且使转速呈阶段性地上升从而达到最大转速。由此，在制冷剂停留在密闭容器1a、2a内部时进行起动的情况下，可以抑制伴随于转子1b2、2b2的旋转的油的卷起，并且可以使低段侧压缩机1的内部压力缓慢地下降，从而抑制停留中的制冷剂的蒸发。因此，可以实现抑制油从低段侧压缩机1流出，从而可以防止油不足所引起的压缩机的滑动部磨损。

此外，根据本实施方式的起动控制，不需要用于使低段侧压缩机1的内部压力下降的外部的泵或减压装置，能够抑制油向压缩机外部的流出。因此，相对于现有的循环构成可以防止零件增加等所引起的成本上升。

(第二实施方式)

在第二实施方式中，为了抑制油向压缩机外部的流出，关于多段压缩式制冷循环装置100的起动时进行的压缩机的特殊的控制，说明与第一实施方式不同的控制。第二实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式相同。

以下，关于第二实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，参照图5进行说明。多段压缩式制冷循环装置100在低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2起动时，对于每个压缩机分别独立进行转速控制。即，对于低段侧压缩机1，在达到运转制冷循环装置所需的规定的输出水平(额定运转时的输出水平)之前的期间，进行控制使得呈阶段性地(阶梯状地)经过比发挥该规定的输出水平的转速Nm更小的转速NL1、NL2再达到转速Nm。此外，对于高段侧压缩机2，在达到运转制冷循环装置所需的规定的输出水平之前的期间，进行控制使得呈阶段性地(阶梯状地)经过比发挥该规定的输出水平的转速Nm更小的转速NH1、NH2再达到转速Nm。

即，在图5(a)中如实线所示那样，低段侧压缩机1由控制装置50控制，以使第一转速NL1持续预先设定的第一低段用规定时间，接着增速到第二转速NL2并使它持续预先设定的第二低段用规定时间，然后达到最终的转速Nm。高段侧压缩机2由控制装置50控制，以使第一转速NH1持续预先设定的第一高段用规定时间，接着增速到第二转速NH2并使它持续预先设定的第二高段用规定时间，然后达到最终的转速Nm。像这样，设定成NL1和NH1为不同的转速，并且NL2和NH2为不同的转速。此外，第一低段用规定时间和第一高段用规定时间，可以相同，也可以是不同的时间。同样，第二低段用规定时间和第二高段用规定时间，可以相同，也可以是不同的时间。

根据这样不同地分别独立控制低段侧压缩机1和高段侧压缩机2的转速的特殊的起动方法，在图5(b)中如实线所示那样，由于可以任意控制各压缩机内的压力变动，所以各压缩机内部的压力从工作时间t＝0时的平衡状态，进一步具有缓慢的倾斜(变化率)，从而在低段侧压缩机1的情况下可使压力下降，在高段侧压缩机2的情况下可使压力上升。由于通过该低段侧压缩机1的内部压力的进一步的缓慢的下降，可以抑制压缩机内部的制冷剂的蒸发，所以抑制混合液中所含的油的卷起现象，实现油向压缩机外部的流出的降低。

(第三实施方式)

在第三实施方式中，为了抑制油向压缩机外部的流出，对于在多段压缩式制冷循环装置100的起动时进行的压缩机的特殊的控制，说明与第一实施方式不同的控制。第三实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式相同。

以下，对于第三实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，参照图6进行说明。多段压缩式制冷循环装置100在低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2的起动时，对于每个压缩机，除了第二实施方式中所述的“分别独立的转速控制”外，还进行如下的控制：在多段压缩式制冷循环装置100的驱动开始时仅驱动高段侧压缩机2，低段侧压缩机1以规定的停机时间t2停机，在经过t2后驱动开始。判定是否经过了该规定的停机时间t2，是判定低段侧压缩机1的停机结束条件是否成立。因此，经过规定的停机时间t2，意味着低段侧压缩机1的停机结束条件成立。

即，在图6(a)中如实线所示那样，低段侧压缩机1由控制装置50来控制，使得从多段压缩式制冷循环装置100的驱动开始经过规定的停机时间t2，然后驱动开始，并增速到第一转速NL1，当经过时间t4时，增速到第二转速。高段侧压缩机2由控制装置50来控制，使得伴随着多段压缩式制冷循环装置100的驱动开始，以第一转速NH1升起，使该转速从驱动开始到经过规定时间t1后增速到第二转速NH2，当从驱动开始经过时间t3时，增速到最终的转速Nm。此时，NL1和NH1以及NL2和NH2，可以是不同的转速，也可以是相同的转速。

根据这样的基于压缩机的转速控制的特殊的起动方法，通过使高段侧压缩机2在低段侧压缩机1之前开始驱动，可以使低段侧压缩机1内的制冷剂压力下降，并且可以在驱动低段侧压缩机1之前令低段侧压缩机1内的熟睡制冷剂快速蒸发。在该蒸发过程中，由于低段侧压缩机1停机，所以不会卷起油。由此，低段侧压缩机1由于在压缩机内的熟睡制冷剂蒸发后才起动，所以抑制制冷剂蒸发所引起的油流出，从而实现油向压缩机外部的流出的降低。

此外，通过将低段侧压缩机1的停机结束条件的成立的时刻设为经过预先设定的低段侧压缩机1的停机时间t2，由此，可以采用基于实验或经验规律而适当决定的停机时间，使低段侧压缩机1起动。因此，可以提供一种同时兼顾尽可能快的压缩机构的开始和油流出的抑制的控制。

(第四实施方式)

在第四实施方式中，对于为了抑制油向压缩机外部的流出，而在多段压缩式制冷循环装置100起动时进行的压缩机的特殊的控制，说明与第三实施方式不同的控制。在由第四实施方式说明的控制中，除了第三实施方式的控制外，在经过规定的停机时间t1之前，在低段侧压缩机1的停机处理结束条件成立的情况下，不等待停机时间t1的经过就解除低段侧压缩机1的停机处理，使低段侧压缩机1以第一转速NL1上升。第四实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式以及第三实施方式相同。

以下，对于第四实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，参照图7的流程图进行说明。本控制是将低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2驱动至最终的转速的起动控制，当多段压缩式制冷循环装置100的起动指令出现时开始。首先，在步骤10中对高段侧压缩机2进行开始第一低速运转(上升到第一转速NH1的运转)的处理，在步骤20中对低段侧压缩机1进行停机处理。

接着，在步骤30中，判定低段侧压缩机1的停机处理结束条件是否成立。所谓该停机处理结束条件成立的情况，为低段侧压缩机1内部的压力小于预先设定的压力的情况。该规定的压力可根据实验数据以及经验规律而设定成：在小于该压力时设想低段侧压缩机1内部的制冷剂的蒸发完成的压力。即，所谓小于规定的压力，是指根据实验或经验规律，可以判断为制冷剂蒸发的进行程度达到不存在油流出的问题的水平的压力水平。

接着，在步骤30中，当判定为停机处理结束条件成立时，在步骤40中对低段侧压缩机1执行开始第一低速运转(上升到第一转速NL1的运转)的处理。

另一方面，当在步骤30中判定为停机处理结束条件仍不成立时，接着在步骤35中，在多段压缩式制冷循环装置100的起动后，判定是否经过了规定的停机时间t1。当在步骤35中判定为还未经过t1时，再次返回步骤30。当在步骤35中判定为经过t1时，在步骤40中对低段侧压缩机1执行开始第一低速运转(上升到第一转速NL1的运转)的处理。

像这样，关于低段侧压缩机1，即使是规定的停机时间t1经过前，在步骤30中判定为停机处理结束条件成立的情况下，可以设想为在低段侧压缩机1的起动前低段侧压缩机1内部的制冷剂的蒸发完成，所以在经过规定的停机时间t1前，起动低段侧压缩机1。根据该控制，可以抑制油向压缩机外部的流出，并且可以提前低段侧压缩机1的额定运转。因此，可以提供一种多段压缩式制冷循环装置100，其防止油不足所引起的压缩机的损伤、故障，并且可以尽早发挥所希望的能力。

当在步骤40中在第一低速运转下起动低段侧压缩机1时，在步骤50中多段压缩式制冷循环装置100的起动后，判定是否经过了规定时间t2。该处理反复进行直到经过t2。在步骤50中，当判定为经过了t2时，前进到步骤60，执行将高段侧压缩机2增速到第二低速运转(增速到第二转速NH2的运转)的处理。

接着，在步骤70中，在多段压缩式制冷循环装置100的起动后，判定是否经过了规定时间t3。该处理被反复进行直到经过t3。当在步骤70中判定为经过了t3时，前进到步骤80，执行将低段侧压缩机1增速到上限速度的处理。

进而，在步骤90中，在多段压缩式制冷循环装置100的起动后，判定是否经过了规定时间t4。该处理被反复进行直到经过t4。当在步骤90中判定为经过了t4时，前进到步骤100，执行将高段侧压缩机2增速到上限速度的处理，结束本控制。

(第五实施方式)

在第五实施方式中，对于为了抑制油向压缩机外部的流出而在多段压缩式制冷循环装置100的起动时进行的压缩机的特殊的控制，说明与第一实施方式不同的控制。第五实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式相同。

以下，对于第五实施方式的起动多段压缩式制冷循环装置100时的控制方法，参照图8进行说明。在多段压缩式制冷循环装置100中，通过控制装置50来控制低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2，使得在压缩机的起动时，在达到运转制冷循环装置所需的规定的输出水平(额定运转时的输出水平)之前的期间，经过缓慢增速的第一增速运转区域和转速增加率比第一增速运转区域更大的第二增速运转区域，达到发挥该规定的输出水平的转速Nm。

具体地说，在图8(a)中如实线所示那样，第一增速运转区域是从转速0至转速N1需要时间t1并且非常缓慢地增速的运转区域，第二增速运转区域是从转速N1至转速N2需要时间t2并且比第一增速运转区域更快地增速的运转区域。即，第一增速运转区域为N1/t1的转速增加率，第二增速运转区域为(N2-N1)/(t2-t1)的转速增加率。

在像这样转速的增速变化率最初在小的运转区域中开始，然后经过大的运转区域，达到最终的转速Nm的特殊的起动方法中，在图8(b)中如实线所示那样，通过压缩机转速的平缓的上升，各压缩机内部的压力从工作时间t＝0时的平衡状态，具有比现有技术的起动方法更平缓的倾斜(变化率)，在低段侧压缩机1的情况下压力下降，在高段侧压缩机2的情况下压力上升。由于通过该低段侧压缩机1的内部压力的平缓的下降，抑制在压缩机内部的制冷剂的蒸发，所以可以抑制混合液中所含的油的卷起现象，并且可以降低油向压缩机外部的流出。

(第六实施方式)

第六实施方式的多段压缩式制冷循环装置100A，相对于第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置100，是具有油分离器11和油回程通路11a的方式。第六实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式相同。图9是表示第六实施方式的多段压缩式制冷循环装置100A的大体构成的示意图。

如图9所示那样，油分离器11设置于高段侧压缩机2的排出部和散热器3的入口部之间，油回程通路11a是使由油分离器11分离的制冷剂气体中的油返回高段侧压缩机2的吸入部的通路。在高段侧压缩机2中被加压为高压的制冷剂气体在通过油分离器11分离气体中的油之后，进入散热器3并被冷却。

被油分离器11分离的油通过油回程通路11a返回高段侧压缩机2的吸入侧，并且与在低段侧压缩机1中被加压到中间压力的制冷剂、以及在散热器3中散热后被第二膨胀阀7减压到中间压力且通过回程通路10而返回的制冷剂相混合，从而被吸入高段侧压缩机2。因此，根据本实施方式的制冷循环装置，可以在高段侧压缩机2的内部确保规定量的油。因此，由于可以通过油分离器11使从压缩机构的容器内向外部流出的油返回高段侧压缩机2，所以通过对所述的低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2中的阶段性的转速增加的控制进行补充的构造，可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

(第七实施方式)

第七实施方式的多段压缩式制冷循环装置100B，相对于第六实施方式的多段压缩式制冷循环装置100A，是具有均油回路12的方式。第七实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第六实施方式相同。图10是表示第七实施方式的多段压缩式制冷循环装置100B的大体构成的示意图。

如图10所示那样，均油回路12构成连接低段侧压缩机1内部和高段侧压缩机2内部的连通路。该连通路的与高段侧压缩机2的连接部在高段侧压缩机2内部被设定在要调整的液面高度的高度位置。由此，在高段侧压缩机2的内部溢出的油通过构成均油回路12的连通路向高段侧压缩机2的外部流出，被供应到低段侧压缩机1的内部。由此，利用可以使高段侧压缩机2中的多余的油量回油到低段侧压缩机1的构造，可以将低段侧压缩机1和高段侧压缩机2的油平衡保持在良好的状态下。因此，由于还将油供应到低段侧压缩机1侧，使得油不过于偏向高段侧压缩机2侧，所以利用对所述的低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2中的阶段性的转速增加的控制进行补充的构造，可以防止油不足所引起的压缩机构的滑动部磨损。

(第八实施方式)

第八实施方式的多段压缩式制冷循环装置100C，代替第一实施方式的多段压缩式制冷循环装置100的一个低段侧压缩机1，是具有串联连接的第一低段侧压缩机1A和第二低段侧压缩机1B的方式。第八实施方式对于以下不特别说明的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第一实施方式相同。图11是表示第八实施方式的多段压缩式制冷循环装置100C的大体构成的示意图。

如图11所示那样，第一低段侧压缩机1A的排出部与高段侧压缩机2的吸入部配管连接，第二低段侧压缩机1B的排出部与第一低段侧压缩机1A的吸入部配管连接。第二低段侧压缩机1B吸入流出蒸发器8的低压制冷剂，并压缩至第一中间压力并排出到第一低段侧压缩机1A。第一低段侧压缩机1A吸入从第二低段侧压缩机1B排出的第一中间压力的制冷剂，压缩到比第一中间压力更高压的第二中间压力并排出到高段侧压缩机2。高段侧压缩机2吸入从第一低段侧压缩机1A排出的第二中间压力的制冷剂，压缩成高压制冷剂并排出到散热器3。

第一低段侧压缩机1A以及第二低段侧压缩机1B分别构成为可由控制装置50来自由控制转速。每个压缩机通过控制装置50控制转速，由此可以调整制冷剂排出量。对第一低段侧压缩机1A施加利用转换器40A调整了频率的交流电压并对其电动机部的旋转速度进行控制。对第二低段侧压缩机1B施加利用转换器40B调整了频率的交流电压并对其电动机部的旋转速度进行控制。在此情况下，转换器40A、40B从蓄电池或者电源接收直流电源或者交流电源的供应，并由控制装置50控制。

(第九实施方式)

第九实施方式的多段压缩式制冷循环装置100D，如图12所示那样，是具备将在第八实施方式的多段压缩式制冷循环装置100C中串联连接的第一低段侧压缩机1A和第二低段侧压缩机1B并联连接的循环构成的方式。图12是表示第九实施方式的多段压缩式制冷循环装置100D的大体构成的示意图。第九实施方式的多段压缩式制冷循环装置100D，对于上述以外的实施方式，例如，构成、各部的动作、作用效果等与第八实施方式相同。

(其他的实施方式)

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形而实施。

在上述实施方式中，低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2作为旋转压缩机，但是可适用于本申请发明的多段的压缩机不限定于在上述实施方式中说明的压缩机。即，可以适用于本申请发明的可进行多段压缩的各压缩机，只要是具有在压缩机内部贮存的油的液面可通过转子的旋转而被卷起并排出到外部的构造的压缩机就可以。

在上述实施方式中，低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2是被施加由转换器等调整了频率的交流电压并对其电动机部的旋转速度进行控制的压缩机，但是除了这样的压缩机外，低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2例如在进行固定输出运转的压缩机中，也可以是通过使驱动源ON、OFF而可以进行断续运转的压缩机。

在上述实施方式中，第一膨胀阀6以及第二膨胀阀7作为其开度被固定的固定式的节流阀，但是，也可以作为基于来自控制装置50的控制信号从而可以自由调整开度(例如，可以从全开变成全闭)的减压装置。在此情况下，例如膨胀阀具有脉冲电机和阀体，例如通过向所述脉冲电机供应脉冲电流而使所述脉冲电机正反旋转，所述阀体由所述脉冲电机驱动，并且可以基于供应给脉冲电机的脉冲电流的极性以及脉冲数来控制其开度。

此外，流通于多段压缩式制冷循环装置100的制冷剂通路中的工作制冷剂，不限定于二氧化碳，例如也可以是氟利昂等其他的制冷剂。

上述的第五实施方式可以与上述的第二至第四实施方式、第六至第九实施方式的至少一个实施方式组合。

作为可以实现与本发明相同的目的的构成，有如图13所示的多段压缩式制冷循环装置100E。多段压缩式制冷循环装置100E相对于多段压缩式制冷循环装置100，具有连接低段侧压缩机1的内部与低段侧压缩机1的吸入侧以及蒸发器8间的通路的连结通路13a，进而在连结通路上13a上具有减压装置13。在该构成中，在多段压缩式制冷循环装置100E的起动时，在驱动低段侧压缩机1后，通过控制减压装置13的开度并缩窄通路，从而对低段侧压缩机1的内部减压。由此，促进低段侧压缩机1内部的贮存制冷剂(熟睡制冷剂)的蒸发。当熟睡制冷剂的蒸发完成时，之后就可以开始高段侧压缩机2的驱动。因此，在高段侧压缩机2的起动前，可以排出低段侧压缩机1内部的熟睡制冷剂。

此外，作为可以实现与本发明相同的目的的构成，有如图14所示的多段压缩式制冷循环装置100F。多段压缩式制冷循环装置100F，相对于多段压缩式制冷循环装置100，具有连接低段侧压缩机1的内部与低段侧压缩机1的吸入侧以及蒸发器8间的通路的连结通路14a，进而在连结通路14a上具有泵14。在该构成中，在多段压缩式制冷循环装置100F的起动时，通过驱动泵14，对低段侧压缩机1的内部进行减压。由此，促进低段侧压缩机1内部的贮存制冷剂(熟睡制冷剂)的蒸发。当熟睡制冷剂的蒸发完成时，之后就可以开始低段侧压缩机1以及高段侧压缩机2的驱动。

Claims (9)

1.一种多段压缩式制冷循环装置，其具有：

低段侧压缩机构(1)，其设置于密闭容器(1a)内；

高段侧压缩机构(2)，其被串联连接到所述低段侧压缩机构的排出侧，并且设置于密闭容器(2a)内；

散热器(3)，其与所述高段侧压缩机构(2)的排出侧连接；

减压装置(6)，其与所述散热器(3)的出口侧连接，对流出所述散热器(3)的制冷剂进行减压；

蒸发器(8)，在所述减压装置(6)减压后的制冷剂流入所述蒸发器(8)并蒸发，所述蒸发器(8)配置于所述低段侧压缩机构(1)吸入侧；以及

控制装置(50)，其控制所述低段侧压缩机构(1)以及所述高段侧压缩机构(2)的转速，

其特征在于，

所述控制装置(50)当起动该多段压缩式制冷循环装置时，以比发挥最大能力的最大转速低速的转速，开始所述低段侧压缩机构(1)以及所述高段侧压缩机构(2)的运转，并使转速呈阶段性地上升。

2.如权利要求1所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述控制装置(50)当起动该多段压缩式制冷循环装置(100)时，使所述低段侧压缩机构(1)以及所述高段侧压缩机构(2)的转速分别独立地以不同的转速呈阶段性地上升。

3.如权利要求1所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述控制装置(50)当起动该多段压缩式制冷循环装置(100)时，使所述高段侧压缩机构(2)比所述低段侧压缩机构(1)先起动，在所述高段侧压缩机构(2)的起动后，在判定为预先设定的所述低段侧压缩机构(1)的停机结束条件成立的情况下起动所述低段侧压缩机构(1)。

4.如权利要求3所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述控制装置(50)在所述高段侧压缩机构(2)起动后，在判定为经过了预先设定的所述低段侧压缩机构(1)的停机时间的情况下起动所述低段侧压缩机构(1)。

5.如权利要求4所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述控制装置(50)在所述高段侧压缩机构(2)起动后，即使在未经过预先设定的所述低段侧压缩机构(1)的停机时间的情况下，当判定为设置有所述低段侧压缩机构(1)的所述密闭容器(1a)内的压力低于预先设定的压力值时，也起动所述低段侧压缩机构(1)。

6.如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的多段压缩式制冷循环装置，所述多段压缩式制冷循环装置还具有：

中间压用减压装置(7)，其使从所述散热器(3)流出的制冷剂分流，并将分流的一方的制冷剂减压至中间压；以及

内部热交换器(5)，其使通过所述中间压用减压装置(7)而被减压至中间压的制冷剂和所述分流的另一方的制冷剂进行热交换，

在所述内部热交换器(5)中对被所述中间压用减压装置(7)减压至中间压的制冷剂进行热交换后，使其吸入所述高段侧压缩机构(2)的吸入侧。

7.如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述多段压缩式制冷循环装置具有油分离器(11)，该油分离器(11)从由所述高段侧压缩机构(2)排出的制冷剂中将油分离，并使其返回所述高段侧压缩机构(2)的吸入侧。

8.如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的多段压缩式制冷循环装置，其特征在于，

所述多段压缩式制冷循环装置具有均油回路(12)，该均油回路(12)对设有所述低段侧压缩机构(1)的所述密闭容器(1a)的内部和设有所述高段侧压缩机构(2)的所述密闭容器(2a)的内部进行连通，并将在所述高段侧压缩机构(2)侧溢出的油供应到所述低段侧压缩机构(1)侧。

9.一种多段压缩式制冷循环装置，其具有：

低段侧压缩机构(1)，其设置于密闭容器(1a)内；

高段侧压缩机构(2)，其与所述低段侧压缩机构(1)的排出侧串联连接，并设置于密闭容器(2a)内；

散热器(3)，其与所述高段侧压缩机构(2)的排出侧连接；

减压装置(6)，其与所述散热器(3)的出口侧连接，并对流出所述散热器(3)的制冷剂进行减压；

蒸发器(8)，在所述减压装置(6)减压后的制冷剂流入所述蒸发器(8)并蒸发，所述蒸发器(8)配置于所述低段侧压缩机构(1)吸入侧；以及

控制装置(50)，其控制所述低段侧压缩机构(1)以及所述高段侧压缩机构(2)的转速，

其特征在于，

所述控制装置(50)进行控制，使得在起动该多段压缩式制冷循环装置时，从使转速平缓增速的第一增速运转区域开始所述低段侧压缩机构(1)以及所述高段侧压缩机构(2)的运转，接着经过转速增加率比该第一增速运转区域的转速增加率更大的第二增速运转区域，达到发挥最大能力的最大转速。

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