CN112752934A - 多级压缩系统 - Google Patents

Abstract

在使用多台多级压缩机的冷冻装置中，在各个压缩机中，需要适量地确保冷冻机油。多级压缩系统(20)具有低级压缩机(21)、高级压缩机(23)、制冷剂配管(151～156、16)、压力降低要素(26、15b)和油排出管(32)。制冷剂配管(151～156、16)将由低级压缩机(21)压缩并喷出的制冷剂导入到高级压缩机(23)的吸入部分。压力降低要素(26、15b)配置于中间压制冷剂配管(151～156)的中途。油排出管(32)排出低级压缩机(21)的油。油排出管(32)连接低级压缩机(21)和比压力降低要素(26、15b)靠上游侧的制冷剂配管。

Description

多级压缩系统

技术领域

利用制冷剂和油的多级压缩系统。

背景技术

在冷冻装置中，根据工作制冷剂，推荐并利用使用了多个压缩机的多级压缩机构。在使用了多个压缩机的多级压缩机构中，在多个压缩机中适量地控制冷冻机油是重要的。换言之，需要控制成油不会极度偏向于一个压缩机。

在专利文献1(日本特开2008-261227号公报)中，为了使低级侧和高级侧的压缩机的油面的高度保持固定的高度，在低级侧的压缩机设置低级侧排油通路，设置使高级侧喷出的油返回到低级侧压缩机的吸入管的回油通路。

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，使低级侧排油通路在高级侧的气液分离器的下游处与高级侧压缩机的吸入侧连接。此外，没有特别地考虑中间冷却器或中间注入的制冷剂合流点。但是，在从低级侧的制冷剂喷出部到高级侧的制冷剂吸入部的制冷剂配管中设置了中间冷却器或中间注入的制冷剂合流点这种压力降低要素的情况下，在制冷剂配管产生压力的降低。因此，根据排油通路的连接位置，通过排油通路的制冷剂、油量变动，对制冷剂回路产生较大影响。例如，在使用了中间冷却器的系统中，在中间冷却器进行旁通的制冷剂增多时，制冷剂冷却量可能不足。

用于解决课题的手段

第1观点的多级压缩系统利用制冷剂和油。多级压缩系统具有低级压缩机、高级压缩机、制冷剂配管、压力降低要素和油排出管。低级压缩机对制冷剂进行压缩。高级压缩机对由低级压缩机压缩后的制冷剂进一步进行压缩。制冷剂配管将由低级压缩机压缩并喷出的制冷剂导入到高级压缩机的吸入部分。压力降低要素配置于制冷剂配管的中途。油排出管排出低级压缩机的油。油排出管连接低级压缩机和比压力降低要素靠上游侧的制冷剂配管。

在第1观点的多级压缩系统中，油排出管连接低级压缩机和比压力降低要素靠上游侧的制冷剂配管，因此，抑制油排出管排出的油量，能够适量地控制低级压缩机的油量。

第2观点的多级压缩系统在第1观点的系统中，低级压缩机具有压缩部、马达和容器。压缩部为旋转式的。在压缩部形成有压缩室。利用压缩室对制冷剂进行压缩。马达对压缩部进行驱动。马达配置于比压缩部靠上方处。容器收纳压缩部和马达。油排出管与容器的比马达靠下方且比压缩室靠上方处连接。另外，在低级压缩机具有高度不同的2个以上的压缩室时，这里所说的压缩室意味着最下侧的压缩室。

在第2观点的多级压缩系统中，油排出管与容器的比压缩室靠上方且比马达靠下方的位置连接，因此，能够从低级压缩机排出低级压缩机的过剩的油，而不会过剩/不足。

第3观点的多级压缩系统在第1观点或第2观点的系统中，压力降低要素是中间冷却器。中间冷却器在将由低级压缩机喷出的制冷剂吸入到高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却。

在第3观点的多级压缩系统中，油排出管连接低级压缩机和比中间冷却器靠上游侧的制冷剂配管，因此，抑制油排出管排出的油量，能够适量地控制低级压缩机的油量。

第4观点的多级压缩系统在第3观点的系统中，还具有中间注入通路的合流部分。中间注入通路的合流部分将中间压的制冷剂注入到制冷剂配管中。中间注入通路的合流部分与中间冷却器的上游侧连接。油排出管连接在合流部分与中间冷却器之间。

在第4观点的多级压缩系统中，油排出管连接在合流部分与中间冷却器之间，因此，油排出管与制冷剂配管的压力差适度，适度地控制油排出管排出的油量，能够适量地控制低级压缩机的油量。

第5观点的多级压缩系统在第1观点或第2观点的系统中，还具有中间冷却器。中间冷却器与制冷剂配管的中途连接。中间冷却器在将由低级压缩机喷出的制冷剂吸入到高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却。压力降低要素是中间冷却器的下游侧部分。

在第5观点的多级压缩系统中，在中间冷却器的中途连接有油排出管。适当地控制油排出量，能够适量地控制低级压缩机的油量。

第6观点的多级压缩系统在第1观点或第2观点的系统中，压力降低要素是中间注入通路的合流部分。中间注入通路将中间压的制冷剂注入到制冷剂配管中。

在第6观点的多级压缩系统中，在比中间注入通路的合流部分靠上游侧的制冷剂配管连接有油排出管，因此，制冷剂配管的压力的降低较小，抑制从油排出管排出的油的排出量，适量地控制低级压缩机的油量。

第7观点的多级压缩系统在第6观点的系统中，还具有中间冷却器。中间冷却器配置于中间注入通路的合流部分的上游侧。中间冷却器在将由低级压缩机喷出的制冷剂吸入到高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却。油排出管连接在中间冷却器与合流部分之间。

在第7观点的多级压缩系统中，油排出管连接在中间冷却器与合流部分之间，因此，适当地控制油排出量，能够适量地控制低级压缩机的油量。

第8观点的多级压缩系统在第1观点～第7观点中的任意一个观点的系统中，制冷剂是以二氧化碳为主的制冷剂，油是与二氧化碳不相溶的油。

在第8观点的多级压缩系统中，制冷剂和油不相溶，因此，在低级压缩机的存油部中，制冷剂和油容易上下分离，容易主要将制冷剂从油排出管排出。

附图说明

图1是第1实施方式的冷冻装置1的制冷剂回路图。

图2是第1实施方式的低级压缩机21的纵剖视图。

图3是第1实施方式的低级压缩机21的AA剖视图。

图4是第1实施方式的低级压缩机21的BB剖视图。

图5是第1实施方式的低级压缩机21的CC剖视图。

图6是变形例1E的冷冻装置1的制冷剂回路图。

具体实施方式

<第1实施方式>

(1)冷冻装置1的制冷剂回路

(1-1)冷冻装置1的制冷剂回路整体

图1中示出第1实施方式的冷冻装置1的制冷剂回路结构。本实施方式的冷冻装置1是使用在超临界域进行工作的制冷剂即二氧化碳进行两级压缩式的冷冻循环的装置。本实施方式的冷冻装置1能够用于进行制冷制热的空调装置、制冷专用的空调装置、冷热水器、冷藏装置、冷冻贮藏装置等。

本实施方式的冷冻装置1具有多级压缩系统20、四通切换阀5、热源侧热交换器2、桥回路3、膨胀机构8、9、利用侧热交换器4和节能热交换器7。

多级压缩系统20对制冷剂进行压缩。气体制冷剂经由四通切换阀5和制冷剂配管13被导入到低级压缩机21的入口的第1气液分离器22。制冷剂由低级压缩机21、高级压缩机23压缩，并经由配管18到达四通切换阀5。

四通切换阀5对使来自多级压缩系统20的制冷剂向热源侧热交换器2和利用侧热交换器4中的哪个方向流动进行切换。例如，冷冻装置1是空调装置，在制冷运转时，制冷剂从四通切换阀5向热源侧热交换器2(冷凝器)流动。在热源侧热交换器2(冷凝器)中流过的制冷剂经由桥回路3的止回阀3a、配管11、止回阀11e到达收集器(receiver)6。液体制冷剂从收集器6起，接着在配管11中流过，由膨胀机构9减压，经由桥回路3的止回阀3c而朝向利用侧热交换器4(蒸发器)。由利用侧热交换器4(蒸发器)加热后的制冷剂经由四通切换阀5，再次由多级压缩系统20压缩。另一方面，在制热运转时，制冷剂从四通切换阀5起按照利用侧热交换器4(冷凝器)、桥回路3的止回阀3b、配管11、收集器6、膨胀机构9、桥回路3的止回阀3d、利用侧热交换器4(蒸发器)、四通切换阀5的顺序流动。

节能热交换器7在制冷剂配管11的中途配置于收集器6与膨胀机构9之间。在配管11的分支11a处，一部分制冷剂进行分支，由膨胀机构8减压到中间压。中间压的制冷剂在节能热交换器7中借助在配管11中流动的高压制冷剂被加热，经由中间注入配管12被注入到多级压缩系统20的中间压的合流部分15b。此外，制冷剂的气体成分从收集器6经由配管19而与中间注入配管12进行合流。

(1-2)多级压缩系统20中的制冷剂和油的流动

如图1所示，本实施方式的多级压缩系统20具有第1气液分离器22、低级压缩机21、中间冷却器26、第2气液分离器24、高级压缩机23、油分离器25、油冷却器27和减压器31a。

在本实施方式中，由低级压缩机21压缩后的制冷剂由高级压缩机23进一步进行压缩。压缩机21、23分别具有气液分离器22、24。气液分离器22、24暂时蓄积进入压缩机前的制冷剂，发挥不使液体制冷剂被吸入到压缩机中的作用。

接着，利用图1对本实施方式的多级压缩系统20中的制冷剂和油的流动进行说明。

在本实施方式中，由蒸发器(利用侧热交换器4或热源侧热交换器2)加热后的低压的气体制冷剂经由制冷剂配管13流向第1气液分离器22。第1气液分离器22的气体制冷剂经由吸入管14流向低级压缩机21。由低级压缩机21压缩后的制冷剂从喷出管15a喷出，在中间压制冷剂配管151～153中流过，到达第2气液分离器24。

中间冷却器26配置于中间压制冷剂配管151、152之间。中间冷却器26是利用例如室外空气对中间压的制冷剂进行冷却的热交换器。中间冷却器26也可以与热源侧热交换器2相邻地配置，利用共用的风扇而与空气进行热交换。中间冷却器26对中间压的制冷剂进行冷却，由此提高冷冻装置1的效率。

此外，从中间注入配管12向中间压制冷剂配管152的合流部分15b注入中间压的制冷剂。在本实施方式中，中间注入配管12相对于配管152的合流部分15b配置于中间冷却器26的下游侧。利用中间注入而被注入的制冷剂的温度比在配管152中流动的制冷剂的温度低。因此，中间注入使在配管152中流动的制冷剂的温度降低，使冷冻装置1的效率提高。

本实施方式的多级压缩系统20还具有油排出管32，该油排出管32排出低级压缩机21的过剩的油。油排出管32连接低级压缩机21和中间压的配管151。油排出管32不仅排出低级压缩机的存油部中贮存的过剩的油，还排出存油部中贮存的过剩的制冷剂。油排出管32与中间压制冷剂配管151连接的连接部分是比中间冷却器26靠上游的部分。

从配管153送到第2气液分离器24的制冷剂从吸入管16被导入到高级压缩机23。制冷剂在高级压缩机23中被压缩而成为高压，被喷出到喷出管17。

被喷出到喷出管17的制冷剂流向油分离器25。油分离器25对制冷剂和油进行分离。分离后的油经由回油管31返回到低级压缩机21。

本实施方式的多级压缩系统20还具有油排出管33，该油排出管33排出高级压缩机的过剩的油。油排出管33连接高级压缩机23和高级压缩机23的喷出管17。

在回油管31的中途配置有减压器31a。减压器31a用于对从油分离器25排出的高压的油进行减压。具体而言，减压器31a例如使用毛细管。

在回油管31的中途配置有油冷却器27。油冷却器27是利用例如室外空气对在回油管31中流动的油进行冷却的热交换器。油冷却器27用于对从油分离器25排出的高温的油进行冷却。油冷却器27例如也可以配置于热源侧热交换器2的附近，利用共用的风扇而与空气进行热交换。

另外，本实施方式的油(冷冻机油)只要是CO₂制冷剂所使用的冷冻机油即可，没有特别限定，但是，特别优选与CO₂制冷剂不相溶的油。作为冷冻机油的例子，存在PAG(聚二醇类)、POE(聚酯类)等。

另外，本实施方式的冷冻装置1利用2台压缩机进行两级压缩。也可以使用3台以上的压缩机进行两级以上的压缩。此外，也可以进行三级以上的压缩。

另外，在本实施方式中，回油管31使来自油分离器25的油返回到低级压缩机21。回油管31也可以使从高级压缩机23排出的油直接返回到低级压缩机21。

(2)压缩机和与压缩机连接的配管、装置的结构

本实施方式的低级压缩机21和高级压缩机23均是双缸型且摆动式的旋转压缩机。压缩机21、23是几乎相同的结构，因此，这里，利用低级压缩机21进行详细说明。

图2是低级压缩机21的纵剖视图，图3～图5分别是图2的AA～CC的位置处的水平剖视图。但是，在图4的BB剖视图中，没有记载马达40的部件。

低级压缩机21具有容器30、压缩部50、马达40、曲轴60和端子35。

(2-1)容器30

容器30为以马达40的旋转轴RA为中心轴的大致圆筒状的形状。容器的内部保持气密性，在运转时，在低级压缩机21中保持中间压的压力，在高级压缩机23中保持高压的压力。容器30的内部的下部成为用于贮留油(润滑油)的存油部(未图示)。

容器30在内部收纳马达40、曲轴60和压缩部50。在容器30的上部配置有端子35。此外，在容器30连接有制冷剂的吸入管14a、14b和喷出管15a、回油管31和油排出管32。

(2-2)马达40

马达40是无刷DC马达。马达40产生使曲轴60以旋转轴RA为中心进行旋转的动力。马达40在容器30的内部的空间内配置于上部的空间之下且压缩部50之上。马达40具有定子41和转子42。定子41固定于容器30的内壁。转子42通过与定子41进行磁相互作用而旋转。

定子41具有定子芯46和绝缘体47。定子芯46为钢制的。绝缘体47为树脂制的。绝缘体47配置于定子芯46的上下，卷绕有绕组。

(2-3)曲轴60

曲轴60将马达40的动力传递到压缩部50。曲轴60具有主轴部61、第1偏心部62a和第2偏心部62b。

主轴部61是与旋转轴RA同心的部位。主轴部61固定于转子42。

第1偏心部62a和第2偏心部62b相对于旋转轴RA偏心。第1偏心部62a的形状和第2偏心部62b的形状以旋转轴RA为基准而彼此对称。

在曲轴60的下端设置有油管69。油管69从存油部汲取油(润滑油)。汲取的润滑油在曲轴60的内部的油通路中上升，被供给到压缩部50的滑动部位。

(2-4)压缩部50

压缩部50是双缸型的压缩机构。压缩部50具有第1缸体51、第1活塞56、第2缸体52、第2活塞66、前盖53、中间板54、后盖55和前消声器58a、58b。

在压缩部50形成有第1压缩室71和第2压缩室72。第1、第2压缩室是被供给制冷剂且对其进行压缩的空间。

另外，在第1实施方式的多级压缩系统20中，压缩机21、23均是双缸型的压缩机。双方或一个压缩机也可以是单缸型的压缩机。

(2-4-1)第1压缩室71和由第1压缩室71压缩的制冷剂的流动

如图2或图5所示，第1压缩室71是由第1缸体51、第1活塞56、前盖53和中间板54包围而成的空间。

如图5所示，在第1缸体51设置有吸入孔14e、喷出凹部59、衬套收纳孔57a和叶片移动孔57b。第1缸体51收纳曲轴60的主轴61和第1偏心部62a、以及第1活塞56。吸入孔14e使第1压缩室71和吸入管14a的内部连通。在衬套收纳孔57a中收纳有一对衬套56c。

第1活塞56具有圆环部56a和叶片56b。在圆环部56a嵌入有曲轴60的第1偏心部62a。叶片56b被一对衬套56c夹着。第1活塞56将第1压缩室71分割成两部分。一部分是与吸入孔14e连通的低压室71a。另一部分是与喷出凹部59连通的高压室71b。在图5中，圆环部56a顺时针地公转，高压室71b的容积减小，高压室71b的制冷剂被压缩。在圆环部56a的公转时，叶片56b的末端在叶片移动孔57b侧与衬套收纳孔57a侧之间往复。

如图2所示，前盖53借助环状部件53a固定于容器30的内侧。

在前盖53固定有前消声器58a、58b。前消声器降低喷出制冷剂时的噪音。

由第1压缩室71压缩后的制冷剂经由喷出凹部59被喷出到前消声器58a与前盖53之间的第1前消声器空间58e。进而，制冷剂向2个前消声器58a、58b之间的第2前消声器空间58f移动后，从设置于前消声器58b的喷出孔58c、58d(参照图4)被吹出到马达40下方的空间。

被压缩而从前消声器58a的喷出孔58c、58d吹出的制冷剂从马达40的间隙向容器30的上部空间移动，从喷出管15a吹出，朝向高级压缩机23。

(2-4-2)第2压缩室72和由第2压缩室72压缩的制冷剂的流动

第2压缩室72是由第2缸体52、第2活塞66、后盖55和中间板54包围而成的空间。

由第2压缩室72压缩的制冷剂的流动也与由第1压缩室71压缩的制冷剂的流动大致相同，因此省略详细说明。但是，在由第2压缩室72压缩后的制冷剂的情况下，暂时被送到设置于后盖55的后消声器空间55a后，进而，被送到基于前消声器58a、58b的前消声器空间58e、58f这点不同。

另外，在第1实施方式的多级压缩系统20中，压缩机21的旋转式压缩部使用圆环部56a和叶片56b成为一体的第1活塞56。对于旋转式压缩部，作为叶片的代替，也可以以叶片和活塞分体的方式来使用叶片。

(2-5)关于压缩机、回油管31和油排出管32的连接位置

如图2所示，回油管31以内部流路与马达40之下且压缩部50之上的空间连通的方式与容器30连接。从回油管31向容器30的内部吹出的油在与马达40的绝缘体47碰撞后，落到前消声器58b或固定前盖53的环状部件53a上，进而，在容器30内部下部的存油部进行合流。

优选使回油管31与比第2压缩室72靠上方的空间连接。在使回油管31与比第2压缩室72靠下方的空间连接时，位于存油部的油面之下的可能性较高，这样，产生泡沫，因此是不优选的。

此外，回油管31也可以与容器30的更上部连接。例如，可以与马达40的定子41的芯切割部分连接。但是，与尽量接近存油部的低部连接会更快地向滑动部(压缩室71、72附近)供给油，是优选的。

此外，回油管31的内径例如是10mm以上且12mm以下。

如图2所示，油排出管32以内部流路与马达40之下且压缩部50之上的空间连通的方式与容器30连接。

当油排出管32与容器30连接的连接位置低于压缩室72时，油可能过剩地从存油部流失。此外，在处于比马达40高的位置时，与喷出管15a之差减小，有损额外设置油排出管32的意义。

此外，在本实施方式中，如图2所示，油排出管32安装于容器30的安装高度位置跟回油管31安装于容器30的安装高度位置相同。由此，容易进行存油部的油面的高度调整。

此外，如图4所示，俯视观察时的油排出管32安装于容器30的安装位置相对于马达40的旋转轴RA处于与前消声器58b的喷出孔58c、58d相反的位置。这里，相反的位置意味着从油排出管32的连接位置起相对于旋转轴RA左右各90°的合计180°以外的180°的范围。另外，在图4中，喷出孔58c的一部分不处于相反的位置，但是，这里，意味着喷出孔58c、58d的面积的一半以上处于相反侧。

在本实施方式中，油排出管32与容器30连接的连接位置与前消声器58b的喷出孔58c、58d的位置分开，因此，能够减少从前消声器58b的喷出孔58c、58d喷出的制冷剂直接通过油排出管32从低级压缩机21排出的情况。

油排出管32的内径与回油管31的内径相同。使用比喷出管15a的内径细的内径。更具体而言，油排出管32的内径例如为10mm以上且12mm以下。

此外，如图5所示，如果观察油排出管32和回油管31的俯视观察时的位置关系，则油排出管32与容器30连接的连接位置是从回油管31与容器30连接的连接位置起在马达40的旋转方向(图5的箭头的方向)上分开90°以上的位置。优选是分开180°以上的位置。在本实施方式中，该角度由θ表示。θ为270°以上。此外，θ应该为330°以下。

在本实施方式中，油排出管32和回油管31的位置充分分开，因此，减少利用回油管31导入到低级压缩机21的容器30内的油直接通过油排出管32排出到容器30外的情况，能够容易地实现低级压缩机21的均油。

另外，在第1实施方式的多级压缩系统20中，回油管31与容器30连接的连接位置的高度跟油排出管32与容器30连接的连接位置的高度相同。回油管31与容器30连接的连接位置的高度也可以比油排出管32与容器30连接的连接位置的高度高。

(2-6)气液分离器22

在本实施方式的多级压缩系统20中，在低级压缩机21的上游配置有第1气液分离器22，在高级压缩机23的上游配置有第2气液分离器24。气液分离器22、24暂时蓄积流动来的制冷剂，防止液体制冷剂向压缩机流动，防止压缩机的液体压缩。第1气液分离器22和第2气液分离器24的结构大致相同，因此，利用图2对第1气液分离器22进行说明。

由蒸发器加热后的低压的气体制冷剂经由四通切换阀5在制冷剂配管13中流过，被导入到气液分离器22。气体制冷剂从压缩机21的吸入管14a、14b被导入到第1、第2压缩室71、72。液体制冷剂、油贮存于气液分离器的内部下方。在吸入管14a、14b，在气液分离器内部的下方形成有较小的孔14c、14d。孔14c、14d的直径例如为1mm～2mm。油与液体制冷剂一起分别少量地经由孔14c、14d而与气体制冷剂合流地被送到压缩室。

(3)特征

(3-1)

本实施方式的多级压缩系统20是具有低级压缩机21、高级压缩机23、中间压制冷剂配管151～153、16、压力降低要素和油排出管32的系统。中间压制冷剂配管151～153、16将由低级压缩机21压缩并喷出的制冷剂导入到高级压缩机23的吸入部分。压力降低要素配置于制冷剂配管151～153的中途。压力降低要素使在中间压制冷剂配管中流动的制冷剂的压力降低。油排出管32排出低级压缩机21的过剩的油或液体制冷剂。油排出管32连接低级压缩机21和比压力降低要素靠上游侧的中间压制冷剂配管151。

在本实施方式中，压力降低要素是中间冷却器26或中间注入通路的合流部分15b或它们双方。中间冷却器26使制冷剂自身的温度和压力降低。在中间注入通路的合流部分15b处，在中间注入配管12中流动的比较低温、低压的制冷剂与在中间压制冷剂配管152中流动的制冷剂合流，因此，在中间压制冷剂配管152中流动的制冷剂的压力降低。

本实施方式的多级压缩系统20在中间压制冷剂配管的比压力降低要素靠上游的部分连接有油排出管32。在中间压制冷剂配管151和油排出管32中，在对制冷剂或油的压力进行比较时，存在如下差异：油排出管32喷出由压缩部50压缩后的比较高压的制冷剂、油，与此相对，在中间压制冷剂配管151中，容器30内稍微被减压后的制冷剂是从喷出管15a喷出的制冷剂。换言之，关于中间压制冷剂配管151的比压力降低要素靠上游的部分的压力和油排出管32的压力，油排出管32的压力稍高。因此，从油排出管32排出制冷剂或油。

这样，中间压制冷剂配管151的比压力降低要素靠上游的部分的压力与油排出管32的压力之差较小。因此，从油排出管32喷出的制冷剂或油的量被抑制而不会过度。特别地，跟将油排出管32与中间压制冷剂配管152、153的比压力降低要素靠下游的部分连接的情况相比，制冷剂或油排出量较少。因此，通过将油排出管32与比压力降低要素靠上游侧的中间压制冷剂配管151连接，能够适当地控制低级压缩机21的油量。

此外，在压力降低要素是中间冷却器26的情况下，当在中间冷却器26的上游连接有油排出管32时，中间冷却器26对包含从油排出管32流入的油的制冷剂进行冷却。其结果是，使流入高级压缩机23的制冷剂的温度降低，具有高级压缩机的过热保护的效果。

(3-2)

在本实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32与所述容器30的比压缩室72靠上方且比马达40靠下方处连接。另外，在本实施方式中，低级压缩机21是双缸型的压缩机，具有第1压缩室71和第2压缩室72这2个压缩室。这种情况下，在提到压缩室的情况下是指第2压缩室72。

在本实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32与容器30的比压缩室72靠上方且比马达40靠下方的位置连接，因此，能够从低级压缩机排出低级压缩机21的过剩的油，而不会过剩/不足。因此，能够更加迅速地进行低级压缩机的油量控制。

此外，在本实施方式的多级压缩系统20中，如图2所示，喷出管15a的容器30内的端部配置于容器30内的马达40的上方的空间。这样，喷出管15a和油排出管32的配置不同，由此，形成两者的内部的压力差。

(3-3)

在本实施方式的多级压缩系统20中，制冷剂是以二氧化碳为主的制冷剂，油是与二氧化碳不相溶的油。作为与二氧化碳不相溶的油的例子，是PAG(聚二醇类)、POE(聚酯类)。

在这种不相溶的油和二氧化碳制冷剂的混合液中，当冷冻装置1在通常的温度条件(-20℃以上)下运转时，根据比重的关系，油在下，制冷剂在上。

这样，在低级压缩机21的存油部中，液体制冷剂容易集中于上方，容易利用油排出管32排出多余的液体制冷剂。

(3-4)

本实施方式的多级压缩系统20还具有回油管31。回油管31使由高级压缩机23排出的油返回到低级压缩机21。

本实施方式的多级压缩系统20具有油排出管32和回油管31双方，因此，能够顺畅地进行低级压缩机21的油量的控制。

(4)变形例

(4-1)变形例1A

在第1实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32与中间压制冷剂配管151上的中间冷却器26的上游连接。在变形例1A中，油排出管32连接在中间压制冷剂配管152上的中间冷却器26与中间注入通路的合流部分15b之间。在变形例1A的情况下，与第1实施方式的情况相比，在合流部分处，油排出管32与中间压制冷剂配管的压力差较大。由此，在变形例1A的情况下，与第1实施方式的情况相比，油排出量增大。因此，在变形例1A中，与第1实施方式相比，较少地控制低级压缩机的油量。其他结构和特征与第1实施方式相同。

(4-2)变形例1B

在第1实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32与中间压制冷剂配管151上的中间冷却器26的上游连接。在变形例1B中，油排出管32与中间冷却器26的中途连接。在连接部分处，油排出管32与中间冷却器26的中途的配管的压力差比油排出管32与中间冷却器26的上游的配管151的压力差大。由此，在变形例1B的情况下，与第1实施方式的情况相比，油排出量增大。但是，比变形例1A的情况少。因此，在变形例1B中，与第1实施方式相比，较少地控制低级压缩机的油量。其他结构和特征与第1实施方式相同。

(4-3)变形例1C

第1实施方式的多级压缩系统20在与低级压缩机21的喷出管15a连接的中间压制冷剂配管的上游侧具有中间冷却器26，在下游侧具有中间注入通路的合流部分15b。在变形例1C的多级压缩系统20中，在中间压制冷剂配管仅具有中间冷却器26，不具有中间注入通路的合流部分15b。变形例1C不具有节能热交换器7。其他结构与第1实施方式相同。与第1实施方式同样，油排出管32与中间压制冷剂配管151上的中间冷却器26的上游连接。

此外，与变形例1C相反，多级压缩系统20在中间压制冷剂配管仅具有中间注入通路的合流部分15b而不具有中间冷却器26的情况下，本发明也是有效的。

(4-4)变形例1D

第1实施方式的多级压缩系统20在中间注入配管的上游部分配置有收集器6和节能热交换器7。在变形例1D的多级压缩系统20中，在中间注入配管12的上游部分仅具有收集器6，不具有节能热交换器7。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1D的多级压缩系统20也具有与第1实施方式的多级压缩系统20相同的特征(3-1)～(3-4)。

此外，与变形例1D相反，多级压缩系统20在中间注入配管12的上游部分仅具有节能热交换器7而不具有收集器6的情况下，本发明也是有效的。

(4-5)变形例1E

第1实施方式的多级压缩系统20在与低级压缩机21的喷出管15a连接的中间压制冷剂配管151～153的上游侧具有中间冷却器26，在下游侧具有中间注入通路的合流部分15b。如图6所示，变形例1E的多级压缩系统20在中间压制冷剂配管154～156的上游侧具有中间注入通路的合流部分15b，在下游侧具有中间冷却器26。油排出管32与中间压制冷剂配管154上的中间注入通路的合流部分15b的上游连接。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1E的多级压缩系统20也具有与第1实施方式的多级压缩系统20相同的特征(3-1)～(3-4)。

(4-6)变形例1F

与变形例1E同样，如图6所示，变形例1F的多级压缩系统20在中间压制冷剂配管154～156的上游侧具有中间注入通路的合流部分15b，在下游侧具有中间冷却器26。在变形例1E中，油排出管32与中间压制冷剂配管154上的中间注入通路的合流部分15b的上游连接。在变形例1F中，油排出管32连接在中间压制冷剂配管155上的中间注入通路的合流部分15b与中间冷却器26之间。其他结构与变形例1E相同。

在连接部分处，油排出管32和合流部分15b与中间冷却器26之间的中间压制冷剂配管155的压力差比油排出管32与合流部分15b的上游的配管154的压力差大。由此，在变形例1F的情况下，与变形例1E的情况相比，油排出量增大。因此，在变形例1F中，与变形例1E相比，较少地控制低级压缩机的油量。

(4-7)变形例1G

与变形例1E同样，如图6所示，变形例1G的多级压缩系统20在中间压制冷剂配管154～156的上游侧具有中间注入通路的合流部分15b，在下游侧具有中间冷却器26。在变形例1E中，油排出管32与中间压制冷剂配管154上的中间注入通路的合流部分15b的上游连接。在变形例1G中，油排出管32与中间冷却器26的制冷剂流路的中途连接。其他结构与变形例1E相同。

在连接部分处，油排出管32与中间冷却器26的制冷剂流路的中途的压力差比油排出管32与合流部分15b的上游的配管154的压力差大。由此，在变形例1G的情况下，与变形例1E的情况相比，油排出量增大。因此，在变形例1G中，与变形例1E相比，较少地控制低级压缩机的油量。

以上说明了本发明的实施方式，但是，能够理解到可以在不脱离权利要求书记载的本发明的主旨和范围的情况下进行方式和详细情况的多种变更。

标号说明

1 冷冻装置

2 热源侧热交换器

3 桥回路

4 利用侧热交换器

5 四通切换阀

6 收集器

7 节能热交换器

8、9 膨胀机构

12 中间注入配管

151～156、16 中间压制冷剂配管

15b 中间注入通路的合流部分

20 多级压缩系统

21 低级压缩机

22 第1气液分离器

23 高级压缩机

24 第2气液分离器

25 油分离器

26 中间冷却器

30 容器

31 回油管

31a 减压器

32 油排出管

40 马达

50 压缩部

71 第1压缩室

72 第2压缩室

58a、58b 消声器

58c、58d 喷出孔

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-261227号公报

Claims (8)

1.一种多级压缩系统(20)，其利用制冷剂和油，其中，该多级压缩系统(20)具有：

低级压缩机(21)，其对所述制冷剂进行压缩；

高级压缩机(23)，其对由所述低级压缩机压缩后的所述制冷剂进一步进行压缩；

制冷剂配管(151～156、16)，其将由所述低级压缩机压缩并喷出的制冷剂导入到所述高级压缩机的吸入部分；

压力降低要素(26、15b)，其配置于所述制冷剂配管的中途；以及

油排出管(32)，其排出所述低级压缩机的油，该油排出管连接所述低级压缩机和比所述压力降低要素靠上游侧的所述制冷剂配管。

2.根据权利要求1所述的多级压缩系统，其中，

所述低级压缩机具有：

压缩部(50)，其为旋转式的，形成有对所述制冷剂进行压缩的压缩室；

马达(40)，其对所述压缩部进行驱动，该马达配置于比所述压缩部靠上方处；以及

容器(30)，其收纳所述压缩部和所述马达，

所述油排出管与所述容器的比所述马达靠下方且比所述压缩室靠上方处连接。

3.根据权利要求1或2所述的多级压缩系统，其中，

所述压力降低要素是中间冷却器(26)，该中间冷却器(26)在将由所述低级压缩机喷出的制冷剂吸入到所述高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却。

4.根据权利要求3所述的多级压缩系统，其中，

所述多级压缩系统还在所述中间冷却器(26)的上游侧具有中间注入通路的合流部分(15b)，该中间注入通路的合流部分(15b)将中间压的所述制冷剂注入到所述制冷剂配管中，

所述油排出管连接在所述合流部分与所述中间冷却器之间。

5.根据权利要求1或2所述的多级压缩系统，其中，

所述多级压缩系统还具有中间冷却器，该中间冷却器与所述制冷剂配管的中途连接，在将由所述低级压缩机喷出的制冷剂吸入到所述高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却，

所述压力降低要素是所述中间冷却器的下游侧部分。

6.根据权利要求1或2所述的多级压缩系统，其中，

所述压力降低要素是将中间压的所述制冷剂注入到所述制冷剂配管中的中间注入通路的合流部分。

7.根据权利要求6所述的多级压缩系统，其中，

所述多级压缩系统还在所述合流部分的上游侧具有中间冷却器，该中间冷却器在将由所述低级压缩机喷出的制冷剂吸入到所述高级压缩机之前对该制冷剂进行冷却，

所述油排出管连接在所述中间冷却器与所述合流部分之间。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

所述制冷剂是将二氧化碳作为主成分的制冷剂，

所述油是与二氧化碳不相溶的油。

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