CN112771322A - 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)、回油管(31)和油排出管(32)。低级压缩机(21)具有压缩部(50)、马达(40)和容器(30)。容器(30)收纳压缩部(50)和马达(40)。回油管(31)和油排出管(32)与容器(30)连接。

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。即，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，设置低级侧的压缩机的低级侧排油通路、以及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，使由高级侧的压缩机喷出的油返回到低级侧的压缩机的前方的气液分离器的吸入侧。设置于气液分离器内的吸入管的回油用的孔的孔径一般较小。因此，即使在气液分离器的吸入侧连接回油管，也很难迅速地使低级侧压缩机的油量增加。

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、回油管和油排出管。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。回油管使由高级压缩机排出的油或高级压缩机内的油返回到低级压缩机。油排出管排出低级压缩机的油。此外，低级压缩机具有压缩部、马达和容器。压缩部对制冷剂进行压缩。马达对压缩部进行驱动。容器收纳压缩部和马达。在容器连接有回油管和油排出管。

在第1观点的多级压缩系统中，回油管与容器连接，因此，回油的响应快，能够容易地使低级压缩机的油量增加。此外，进而，油排出管也与容器连接，因此，能够实现更加迅速的油量控制。

第2观点的多级压缩系统在第1观点的系统中，马达配置于比压缩部靠上方处。

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，回油管和油排出管与容器的比压缩部靠上方且比马达靠下方处连接。具体而言，压缩部是指压缩室。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3观点的多级压缩系统中，回油管与容器的比压缩部靠上方且比马达靠下方的位置连接，因此，能够更加迅速地向低级压缩机的存油部供给油。此外，油排出管与容器的比压缩部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4观点的多级压缩系统在第1观点～第3观点中的任意一个观点的系统中，回油管与容器连接的连接位置的高度比油排出管与容器连接的连接位置的高度高。

在第4观点的多级压缩系统中，适当地控制低级压缩机的存油部的油面。

第5观点的多级压缩系统在第1观点～第3观点中的任意一个观点的系统中，回油管与容器连接的连接位置的高度跟油排出管与容器连接的连接位置的高度相同。

在第5观点的多级压缩系统中，抑制低级压缩机的存油部的油面使其不会过度上升，适当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～第5观点中的任意一个观点的系统中，在俯视观察时，油排出管与容器连接的连接位置是从回油管与容器连接的连接位置起在马达的旋转方向上分开90°以上的位置。

在第6观点的多级压缩系统中，减少由于油排出管与回油管的位置关系而使利用回油管导入到低级压缩机的容器内的油直接通过油排出管排出到容器外的情况，适当地实现低级压缩机的均油。

第7观点的多级压缩系统在第6观点的系统中，油排出管与容器连接的连接位置是从回油管与容器连接的连接位置起在马达的旋转方向上分开180°以上的位置。

在第7观点的多级压缩系统中，减少利用回油管导入到低级压缩机的容器内的油直接通过油排出管排出到容器外的情况。

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，在压缩部形成有压缩室。在压缩室中，制冷剂被导入而被压缩。压缩部具有消声器。在消声器形成有喷出孔。喷出孔喷出由压缩室压缩后的制冷剂。在俯视观察时，油排出管与容器连接的连接位置相对于马达的旋转的中心处于与消声器的喷出孔相反的位置。这里，相反的位置意味着从油排出管的连接位置起相对于旋转的中心左右各90°的合计180°以外的180°的范围。

在第8观点的多级压缩系统中，油排出管与容器连接的连接位置与消声器的喷出孔的位置分开，因此，能够减少从消声器的喷出孔喷出的制冷剂直接通过排出管从低级压缩机排出的情况。

第9观点的多级压缩系统在第1观点～第8观点中的任意一个观点的系统中，油排出管的直径与回油管的直径相同。

在第9观点的多级压缩系统中，油排出管和回油管的直径相同，因此，容易同等地进行回油量和油排出量的调整，能够容易地实现低级压缩机的均油。

第10观点的多级压缩系统在第1观点～第9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10观点的多级压缩系统中，制冷剂和油不相溶，因此，制冷剂和油容易分离，容易主要将油导入到低级压缩机，主要将制冷剂从低级压缩机排出。

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。

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的制冷剂回路具有多级压缩系统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，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15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15的中途。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15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15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15中流动的制冷剂的温度低。因此，中间注入使在配管15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15。油排出管32不仅排出低级压缩机21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15连接的连接部分是比中间冷却器26及中间注入配管的合流部分15b靠下游的部分。

从配管15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23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。

(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3～5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的部分。

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。喷出管15a与中间压制冷剂配管15连接。

(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。绝缘体47为树脂制。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。

(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。第1活塞56是摆动活塞。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。

(2-5)关于压缩机21、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，丧失设置油排出管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。

(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)多级压缩系统20的制造方法

对本实施方式的多级压缩系统20中、特别是本实施方式特有的低级压缩机21及其周边的组装方法进行简单说明。

以往，在针对压缩机组入马达时，使用热装法。但是，在本实施方式中，为了使回油管等与容器连接，需要事先在容器开设孔，在容器焊接座。当在容器形成座时，容器从正圆变形，很难利用热装法组入马达。因此，在本实施方式中，如下所述使用焊接法进行组装。

首先，组合容器的圆筒部分的上部盖进行焊接。

接着，在容器形成用于使回油管31等与容器连接的座。

接着，从容器的下方插入马达40，利用焊接法固定于容器。这里，作为焊接法，使用点(TAG)焊接法。这里，点焊接法是指在数个部位进行点状焊接的方法(关于容器和马达的点焊接，例如参照日本特许第5375534号公报)。

将压缩部50插入到容器中，固定于容器。与马达同样，固定方法是点焊接。

在形成于容器的座固定回油管31等配管。

这样，通过使用点焊接，即使为了形成回油管31等的座而使容器的正圆度变形，也能够比较容易地将马达等固定于容器。

(4)特征

(4-1)

本实施方式的多级压缩系统20是具有低级压缩机21和高级压缩机23的系统。在该系统中，其特征在于，具有与低级压缩机21的容器30连接的回油管31和油排出管32。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。油排出管32排出低级压缩机21的过剩的油。

在本实施方式的多级压缩系统20中，回油管31与低级压缩机21的容器30直接连接，因此，回油管31的响应快。即，跟以往与第1气液分离器22的吸入管(制冷剂配管13)连接的情况相比，能够更快地向容器供给油。此外，进而，油排出管32也与相同的容器30连接，因此，还能够迅速地从低级压缩机21排出过剩的油。即，响应优良的回油管31和油排出管32双方均与容器30连接，由此，能够实现低级压缩机21的迅速的油量控制。

(4-2)

在本实施方式的多级压缩系统20中，回油管31和油排出管32与所述容器30的比压缩部50靠上方且比马达40靠下方处连接。更具体而言，压缩部50是压缩室。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。在观察回油管31时，回油管31以向马达40与压缩部50之间的空间供给油的方式与容器30连接。

在本实施方式的多级压缩系统20中，回油管31被连接成向马达40与压缩部50之间的空间供给油，因此，能够更加迅速地向低级压缩机的存油部供给油。此外，油排出管32与容器30的比压缩部50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。

(4-3)

在本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。

因此，本实施方式的多级压缩系统20抑制低级压缩机21的存油部的油面使其不会过度上升，适当地控制低级压缩机21的油量。

(4-4)

在本实施方式的多级压缩系统20中，在俯视观察时，油排出管32与容器30连接的连接位置是从回油管31与容器连接的连接位置起在马达的旋转方向上分开90°以上的位置。更加优选为分开180°以上的位置。

因此，本实施方式的多级压缩系统20减少由于油排出管32与回油管31的这种位置关系而使利用回油管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，能够适当地控制低级压缩机内的油量。

(4-5)

本实施方式的多级压缩系统20的低级压缩机21的压缩部50具有消声器58b。消声器58b将由压缩室71、72压缩后的制冷剂喷出到容器30内部。消声器58b具有喷出孔58c、58d。在俯视观察时，油排出管32与容器30连接的连接位置相对于马达40的旋转轴RA处于与消声器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。

在本实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32与容器30连接的连接位置与消声器58b的喷出孔58c、58d的位置分开，因此，能够减少从消声器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。

(4-6)

在本实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32的内径与回油管31的内径相同。

在本实施方式的多级压缩系统20中，油排出管32和回油管31的内径相同，因此，容易同等地进行回油量和油排出量的调整，容易进行低级压缩机的油量的调整。

(4-7)

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，在油分离器中容易进行油的分离，容易仅使油返回到低级压缩机21。此外，在低级压缩机21中，在存油部中，液体制冷剂也容易集中于上方，容易利用油排出管32排出多余的液体制冷剂。

(5)变形例

(5-1)变形例1A

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。在变形例1A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比油排出管32与容器30连接的连接位置的高度高。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1A的多级压缩系统20与第1实施方式的多级压缩系统20相比，低级压缩机21的存油部的油面的高度被抑制为更低。低级压缩机21的油量比第1实施方式少，并且被适当地控制。

(5-2)变形例1B

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。在变形例1B的多级压缩系统20中，压缩机21、23均是单缸型的压缩机。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1A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(4-1)～(4-7)。

此外，在低级压缩机21和高级压缩机23中的一方为单缸型、一方为双缸型的情况下，也具有与第1实施方式相同的特征。

(5-3)变形例1C

在第1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。在变形例1C中，回油管31使从高级压缩机23排出的油直接返回到低级压缩机21。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1C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(4-1)～(4-7)。但是，在变形例1A的情况下，从高级压缩机23排出的过剩的制冷剂和油混合，因此，与第1实施方式的经由油分离器25的情况相比，与在回油管31中流动的油混合的制冷剂的量增加。

此外，也可以在从高级压缩机23排出的油中附加从油分离器25分离后的油，返回到低级压缩机21的容器30。

(5-4)变形例1D

变形例1D的多级压缩系统在第1实施方式的多级压缩系统20的结构的基础上，还具有计测低级压缩机21的存油部的油量的液面计、以及在回油管31的中途对在回油管31中流动的油的流量进行控制的控制阀。而且，根据由液面计计测出的液面的数据进行如下控制：在液面高于规定值时，缩小控制阀的流量，在液面低于规定值时，增多控制阀的流量。

变形例1D的多级压缩系统具有液面计和控制阀，能够使用回油管31对低级压缩机21的油量进行反馈控制。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(4-1)～(4-7)。

(5-5)变形例1E

第1实施方式的多级压缩系统20具有低级压缩机21和高级压缩机23这2级的压缩系统。变形例1E的多级压缩系统是具有4台压缩机的4级压缩系统。在变形例1E的情况下，最低级侧的压缩机相当于第1实施方式的低级压缩机21，最高级侧的压缩机相当于第1实施方式的高级压缩机23，低级侧的三个压缩机的喷出管相当于第1实施方式的中间压制冷剂配管15。

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(4-1)～(4-7)。

变形例1E的多级压缩系统20是4级连接4台压缩机而成的多级压缩系统。在3级连接3台压缩机而成的多级压缩系统的情况下、5级连接5台以上的压缩机而成的多级压缩系统的情况下，本发明也是有效的。

(5-6)变形例1F

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15的上游侧具有中间冷却器26，在下游侧具有中间注入配管的合流部分15b。在变形例1F的多级压缩系统20中，在中间压制冷剂配管15的上游侧具有中间注入配管的合流部分15b，在下游侧具有中间冷却器26。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1F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(4-1)～(4-7)。

(5-7)变形例1G

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15的上游侧具有中间冷却器26，在下游侧具有中间注入的合流部分15b。在变形例1G的多级压缩系统20中，在中间压制冷剂配管15仅具有中间冷却器26，不具有中间注入配管的合流部分15b。变形例1G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1G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(4-1)～(4-7)。

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

(5-8)变形例1H

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15上的中间注入的合流部分15b的下游连接。在变形例1H中，油排出管32与中间压制冷剂配管15上的比中间冷却器26更靠上游的部分连接。关于在合流部分处油排出管32与中间压制冷剂配管15的压力差，变形例1H的情况比第1实施方式的情况小。由此，在变形例1H的情况下，与第1实施方式的情况相比，油排出量减少。因此，变形例1H与第1实施方式相比，将低级压缩机的油量控制为较多。其他结构和特征与第1实施方式相同。

此外，油排出管32也可以连接在中间压制冷剂配管15上的中间冷却器26与中间注入的合流部分15b之间、或中间冷却器26的中途。油排出管32的油排出量根据中间压制冷剂配管15上的连接位置而变化，但是，该情况下，其他结构和特征也与第1实施方式相同。

(5-9)变形例1I

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。对于变形例1I的旋转式压缩部，作为叶片的代替，以叶片和活塞分体的方式来使用叶片。其他结构与第1实施方式相同。

变形例1I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(4-1)～(4-7)。

(5-10)变形例1J

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1J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1J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(4-1)～(4-7)。

此外，与变形例1J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。

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

15 中间压制冷剂配管

15b 中间注入配管的合流部分

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

58a、58b 消声器

58c、58d 喷出孔

71 第1压缩室

72 第2压缩室

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 (10)

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；

回油管(31)，其使由所述高级压缩机排出的所述油或所述高级压缩机内的所述油返回到所述低级压缩机；以及

油排出管(32)，其排出所述低级压缩机的所述油，

所述低级压缩机具有：

压缩部(50)，其对所述制冷剂进行压缩；

马达(40)，其对所述压缩部进行驱动；以及

容器(30)，其收纳所述压缩部和所述马达，连接有所述回油管和所述油排出管。

2.根据权利要求1所述的多级压缩系统，其中，

所述马达配置于比所述压缩部靠上方处。

3.根据权利要求1或2所述的多级压缩系统，其中，

所述回油管和所述油排出管与所述容器的比所述压缩部靠上方且比所述马达靠下方处连接。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

所述回油管与所述容器连接的连接位置的高度比所述油排出管与所述容器连接的连接位置的高度高。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

所述回油管与所述容器连接的连接位置的高度跟所述油排出管与所述容器连接的连接位置的高度相同。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

在俯视观察时，所述油排出管与所述容器连接的连接位置是从所述回油管与所述容器连接的连接位置起在所述马达的旋转方向上分开90°以上的位置。

7.根据权利要求6所述的多级压缩系统，其中，

在俯视观察时，所述油排出管与所述容器连接的连接位置是从所述回油管与所述容器连接的连接位置起在所述马达的旋转方向上分开180°以上的位置。

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，

在所述压缩部(50)形成有压缩室(71、72)，所述制冷剂被导入该压缩室(71、72)中而被压缩，

所述压缩部具有消声器(58b)，该消声器(58b)形成有喷出由所述压缩室压缩后的制冷剂的喷出孔(58c、58d)，

在俯视观察时，所述油排出管(32)与所述容器连接的连接位置相对于所述马达的旋转的中心(RA)处于与所述消声器的所述喷出孔相反的位置。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

所述油排出管的直径与所述回油管的直径相同。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的多级压缩系统，其中，

所述制冷剂是以二氧化碳为主的制冷剂，

所述油是与二氧化碳不相溶的油。

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