DE112017003283T5

DE112017003283T5 - Mehrstufenkompressor

Info

Publication number: DE112017003283T5
Application number: DE112017003283.0T
Authority: DE
Inventors: Toyohiro Kano; Masato Komura; Takashi Inoue; Toshiyuki Ebara; Hiroyasu Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2019-03-21
Also published as: JP2018009565A

Abstract

Mehrstufigen Kompressor (2) umfasst: ein hermetisches Gehäuse (3); und mehrere Kompressionsmechanismen, die in einem Inneren des hermetischen Gehäuses aufgenommen sind und zumindest zweistufige Kompressionsmechanismen umfasst, während die zumindest zwei Kompressionsmechanismen umfassen: einen niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus (4), der eingerichtet ist, um Kühlmittel von einem Kühlkreislauf (1, 1A) einzuziehen; und einen hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus (6), der eingerichtet ist, um das Kühlmittel abzuziehen und zu komprimieren, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus komprimiert wird. In dem mehrstufigen Kompressor ist der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus so eingerichtet, dass er mit dem aus dem Kühlkreislauf entnommenen Kühlmittel eingespritzt wird.

Description

TITEL DER ERFINDUNG: MEHRSTUFENKOMPRESSOR
VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-130718 , eingereicht am 30. Juni 2016, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-105658 , eingereicht am 29. Mai 2017, und schließt diese durch Bezugnahme hierin ein.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen mehrstufigen Kompressor.
HINTERGRUND DER TECHNIK
Bisher ist ein mehrstufiger Kompressor als Mittel zur Verbesserung der Effizienz eines Kompressors und des Wirkungsgrades (COP) eines Kühlkreislaufs bekannt. Als dieser Typ eines mehrstufigen Kompressors wurde ein mehrstufiger Kompressor vorgeschlagen, der mehrere Kompressionsmechanismen aufweist, die in einem Inneren eines Gehäuses aufgenommen sind und einen hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus und einen niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus aufweisen, während die mehreren Kompressionsmechanismen durch eine einzige Antriebswelle angetrieben wird (siehe beispielsweise die nachstehend angegebene Patentliteratur 1). Bei diesem Aufbau wird Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus komprimiert wird, in das Innere des hermetischen Gehäuses abgegeben, so dass im Inneren des hermetischen Gehäuses ein Zwischendruck erzeugt wird. Darüber hinaus wird ein Zwischendruckkühlmittel, das einem Kühlmittelkreislauf entzogen wird, in das Innere des hermetischen Gehäuses mit dem Zwischendruck eingespritzt, und Öl und das Kühlmittel mit einem Druck, der höher als der des Zwischendruckkühlmittels ist, werden in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus eingespritzt. Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, die Größe des Kompressors zu reduzieren und den COP weiter zu verbessern, während die Zuverlässigkeit des Kompressors sichergestellt wird.
ZITIERLISTE
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: JP4949817B2
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem Aufbau der Patentliteratur 1, in dem der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus so eingerichtet sind, dass sie sich bei einer identischen Drehgeschwindigkeit drehen, wird der Zwischendruck (gleich dem Ansaugdruck) des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus) entsprechend einem Volumenverhältnis zwischen dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus bestimmt, und das Kühlmittel mit diesem Zwischendruck wird in den hochseitigen Kompressionsmechanismus eingespritzt. Daher kann während eines Betriebs bei einem niedrigen Kompressionsverhältnis möglicherweise ein Betriebsbereich existieren, in dem die Einspritzmenge des Kühlmittels klein wird oder die Einspritzung nicht ausgeführt werden kann, so dass die erwartete Wirkungsgradverbesserung nicht erzielt werden kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen mehrstufigen Kompressor vorzusehen, der die Einspritzung des Kühlmittels unabhängig vom Betriebszustand geeignet ausführen kann und die Effizienz verbessern kann.
Ein mehrstufiger Kompressor der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein hermetisches Gehäuse; und mehrere Kompressionsmechanismen, die in einem Inneren des hermetischen Gehäuses aufgenommen sind und zumindest zwei Kompressionsmechanismen umfassen, während die zumindest zwei Kompressionsmechanismen umfassen: einen niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus, der eingerichtet ist, um Kühlmittel aus einem Kühlkreislauf ab- bzw. einzuziehen; und einen hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus, der eingerichtet ist, um das Kühlmittel ab- bzw. einzuziehen und zu komprimieren, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus komprimiert wird. Bei diesem mehrstufigen Kompressor ist der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus so eingerichtet, dass er mit dem aus dem Kühlkreislauf entnommenen Kühlmittel eingespritzt wird.
Mit diesem Aufbau wird das Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf abgezogen wird, in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus eingespritzt, der zuerst das Kühlmittel komprimiert, das aus dem Kühlkreislauf entnommen wird, d.h. unter den mehreren Kompressionsmechanismen in den Kompressionsmechanismus mit dem geringsten Druck in der Kompressionskammer. Somit kann die Einspritzung auch während des Betriebs bei dem niedrigen Kompressionsverhältnis geeignet ausgeführt werden.
Nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen mehrstufigen Kompressor vorzusehen, der die Einspritzung des Kühlmittels unabhängig vom Betriebszustand geeignet ausführen kann und die Effizienz verbessern kann.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Kühlkreislaufs mit einem mehrstufigen Kompressor nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau des in 1 gezeigten mehrstufigen Kompressors zeigt.
3 ist eine Längsschnittansicht des in 1 gezeigten mehrstufigen Kompressors.
4 ist eine Querschnittsansicht, die Formen einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale des mehrstufigen Kompressors entlang der Linie IV-IV in 3 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mehrstufigen Kompressors einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
18 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer zweiten Ausführungsform.
19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIX-XIX in 18.
20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XX-XX in 18.
21 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer dritten Ausführungsform.
22 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer vierten Ausführungsform.
23 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIII-XXIII in 22.
24 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIV-XXIV in 23.
25 ist ein Diagramm, das einen internen Aufbau des in 22 gezeigten mehrstufigen Kompressors zeigt.
26 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in 25.
27 ist ein Diagramm, das eine Modifikation des mehrstufigen Kompressors der vierten Ausführungsform zeigt.
28 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer fünften Ausführungsform.
29 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIX-XXIX in 28.
30 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer sechsten Ausführungsform.
31 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXI-XXXI in 30.
32 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer siebten Ausführungsform.
33 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXIII-XXXIII in 32.
34 ist ein Diagramm, das einen internen Aufbau des in 32 gezeigten mehrstufigen Kompressors zeigt.
35 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors nach einer achten Ausführungsform.
36 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXVI-XXXVI in 35.
37 ist ein Diagramm, das eine andere Art des Aufbaus des Kühlkreislaufs zeigt.

[BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN]
Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Um das Verständnis der Erklärung zu erleichtern, sind in jeder Zeichnung die gleichen Bezugszeichen so weit wie möglich den gleichen Bestandteilen zugeordnet, und redundante Erklärungen der gleichen Bestandteile sind weggelassen.
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. Zunächst wird ein Aufbau eines Kühlkreislaufs 1, in dem ein mehrstufiger Kompressor 2 der ersten Ausführungsform implementiert ist, unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. In 1 ist jedes der Bestandteile des Kühlkreislaufs 1 in einem ph-Diagramm entsprechend einem Druck p und einer Enthalpie h eines Kühlmittels gezeigt, das durch die jeweiligen Bestandteilselemente des Kühlkreislaufs 1 strömt. In 1 gibt eine Ordinatenachse den Druck p des Kühlmittels an, und eine Abszissenachse gibt die Enthalpie h des Kühlmittels an.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst der Kühlkreislauf 1 den mehrstufigen Kompressor 2, in dem zwei Kompressionsmechanismen, d.h. ein niederstufenseitiger Kompressionsmechanismus 4 und ein hochstufenseitiger Kompressionsmechanismus 6 in einem hermetischen Gehäuse 3 aufgenommen sind. Der mehrstufige Kompressor 2 umfasst ferner eine abgedichtete Zwischendruckkammer 5, die den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbindet. Die Zwischendruckkammer 5 bildet einen Raum, der von einem Ansaugdruckinnenraum getrennt ist, in dem der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 in einem Inneren des hermetischen Gehäuses 3 aufgenommen sind. Das Kühlmittel, das komprimiert wird und von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 abgegeben wird und eine Zwischendruckkammer aufweist, durchströmt die Zwischendruckkammer 5 (während ein Strömungsbegrenzer an einem Durchgang vorgesehen sein kann, um eine Schalldämpferfunktion hinzuzufügen) und wird in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingeleitet. Details des Aufbaus des mehrstufigen Kompressors 2 werden später beschrieben.
Der Betrieb des Kühlkreislaufs 1 zur Kühlbetriebszeit wird nachstehend beschrieben. Eine Auslassrohrleitung 7 ist mit dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 des mehrstufigen Kompressors 2 verbunden, und ein Kühler 8 ist mit einem anderen Ende der Auslassrohrleitung 7 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Am Kühler 8 tauscht das Kühlmittel, das die hohe Temperatur und den hohen Druck aufweist, die Wärme im Fall eines Warmwasserbereiters mit Wasser oder im Fall einer Klimaanlage mit Luft aus.
Ein erstes Regelventil 26 und ein erster Gas-Flüssigkeits-Abscheider 9 sind auf einer stromabwärtigen Seite des Kühlers 8 angeordnet. Das Kühlmittel wird gekühlt und am Kühler 8 dekomprimiert und danach am ersten Regelventil 26 dekomprimiert. Dann wird das Kühlmittel, das am ersten Regelventil 26 dekomprimiert wird, durch den ersten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 9 einer Gas-Flüssigkeits-Abscheidung unterzogen. Ein zweites Regelventil 24 und ein zweiter Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 sind stromabwärts von dem ersten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 9 angeordnet. Das Kühlmittel, das von dem ersten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 9 abgegeben und dekomprimiert wird, wird am zweiten Regelventil 24 weiter dekomprimiert. Dann unterliegt das Kühlmittel, das am zweiten Regelventil 24 dekomprimiert wird, einer Gas-Flüssigkeits-Abscheidung durch den zweiten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10. Ein drittes Regelventil 22 und ein dritter Gas-Flüssigkeits-Abscheider 11 sind auf einer stromabwärtigen Seite des zweiten Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 10 angeordnet. Das Kühlmittel, das von dem zweiten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgegeben wird und dekomprimiert wird, wird am dritten Regelventil 22 weiter dekomprimiert. Dann erfährt das Kühlmittel, das am dritten Regelventil 22 dekomprimiert wird, eine Gas-Flüssigkeits-Abscheidung durch den dritten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 11.
Ein Druckminderventil 12 ist auf einer stromabwärtigen Seite des dritten Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 11 angeordnet. Das Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenkühlmittel, das durch das Druckminderventil 12 dekomprimiert wird und die niedrige Temperatur und den niedrigen Druck aufweist, erfährt einen Wärmeaustausch mit der Luft, die von einem Verdampferlüfter (nicht gezeigt) am Verdampfer 13 geblasen wird, so dass das Kühlmittel die Wärme aus der Luft aufnimmt und verdampft wird. Das am Verdampfer 13 verdampfte Kühlmittel wird durch eine Ansaugrohrleitung 14, die zwischen dem Verdampfer 13 und dem mehrstufigen Kompressor 2 angeschlossen ist, in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 des mehrstufigen Kompressors 2 angesaugt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, wird an dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 des mehrstufigen Kompressors 2 eine dritte Einspritzrohrleitung 21, die eingerichtet ist, um das Kühlmittel in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einzuspritzen, an der stromabwärtigen Seite des dritten Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 11 angeordnet. Das Kühlmittel wird, wie vorstehend erörtert am dritten Regelventil 22 auf einen gewünschten Druck dekomprimiert und am dritten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 11 in das Gaskühlmittel und das flüssige Kühlmittel getrennt, und die dritte Einspritzrohrleitung 21 ist eingerichtet, um dieses Gaskühlmittel in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 zuzuführen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist an der Zwischendruckkammer 5 des mehrstufigen Kompressors 2 eine zweite Einspritzrohrleitung 23 angeordnet, die zum Einspritzen des Kühlmittels in die Zwischendruckkammer 5 ausgebildet ist, auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 10 angeordnet. Das Kühlmittel wird am zweiten Regelventil 24 auf einen gewünschten Druck dekomprimiert und, wie vorstehend erörtert, in das Gaskühlmittel und das flüssige Kühlmittel am zweiten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 getrennt, und das zweite Einspritzrohr 23 ist eingerichtet, um dieses Gaskühlmittel in die Zwischendruckkammer 5 zuzuführen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist an dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 des mehrstufigen Kompressors 2 eine erste Einspritzrohrleitung 25, die zum Einspritzen des Kühlmittels in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 angeordnet ist, an der stromabwärtigen Seite des ersten Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 9 angeordnet. Das Kühlmittel wird am ersten Regelventil 26 auf einen gewünschten Druck dekomprimiert und wird am ersten Gas-Flüssigkeits-Abscheider 9, wie vorstehend erörtert, in das Gaskühlmittel und das flüssige Kühlmittel getrennt, und die erste Einspritzrohrleitung 25 ist eingerichtet, um dieses Gaskühlmittel in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 einzuleiten.
Der Druck des Kühlmittels, das von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird, ist so eingestellt, dass es gleich oder größer als der Ansaugdruck des durch die Ansaugrohrleitung 14 angesaugten Kühlmittels und gleich oder kleiner als der Druck (der Zwischendruck) des Kühlmittels in der Zwischendruckkammer 5 ist. Weiterhin wird der Druck des Kühlmittels, das von der zweiten Einspritzrohrleitung 23 in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt wird, eingestellt, um gleich oder größer als der Zwischendruck der Zwischendruckkammer 5 zu sein und gleich oder niedriger als der Druck des Kühlmittels, das in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird. Weiterhin wird der Druck des Kühlmittels, der von der ersten Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird, so eingestellt, dass er gleich dem oder größer als der Zwischendruck der Zwischendruckkammer 5 und gleich dem oder kleiner als der Auslassdruck des Kühlmittels aus der Auslassrohrleitung 7 ist.
Das Einspritzkühlmittel in dem Kühlkreislauf 1 kann entsprechend einem Gleichgewicht zwischen der Einspritzdurchflussrate und der erzeugten Gasmenge der Nasszustand werden.
Solange die dritte Einspritzrohrleitung 21, die zweite Einspritzrohrleitung 23 und die erste Einspritzrohrleitung 25 das Kühlmittel mit dem entsprechenden geeigneten Druck in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4, die Zwischendruckkammer 5 bzw. den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 einspritzen können, kann sich der Aufbau der jeweiligen Rohre 21, 23, 25 von den in 1 gezeigten unterscheiden. Beispielsweise kann ein Superkühlkreislauf, wie z.B. der in 37 gezeigte Kühlkreislauf 1A, verwendet werden.
Wie in 37 gezeigt, ist an dem Kühlkreislauf 1A, der der Superkühlkreislauf ist, die erste Einspritzrohrleitung 25 mit dem Kühlmittelrohr 19 auf einer stromabwärtigen Seite des Kühlers 8 verbunden, so dass das Kühlmittel, das an dem Kühler 8 gekühlt wird, in die erste Einspritzrohrleitung 25 eingeleitet wird. Ein erster innerer Wärmetauscher 15 ist an einer Stelle an dem Kühlmittelrohr 19 installiert, die sich auf einer stromabwärtigen Seite einer Verbindung zwischen dem Kühlmittelrohr 19 und der ersten Einspritzrohrleitung 25 befindet. Der erste innere Wärmetauscher 15 tauscht die Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Kühlmittelrohr 19, das von dem Kühler 8 abgegeben wird, und dem Kühlmittel, das durch das an der ersten Einspritzrohrleitung 25 installierte erste Regelventil 26 auf einen gewünschten Druck dekomprimiert wird. Dadurch fördert das Kühlmittel, das in dem Kühlmittelrohr 19 strömt, eine Verschiebung nach links im ph-Diagramm, so dass die Effizienz des Kühlkreislaufs 1A verbessert werden kann und der Feuchtigkeitsgrad oder Trockenheitsgrad des Kühlmittels, das von der ersten Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird, eingestellt werden kann.
Ferner ist in dem Kühlkreislauf 1A die zweite Einspritzrohrleitung 23 stromabwärts des ersten internen Wärmetauschers 15 mit dem Kühlmittelrohr 19 verbunden und nimmt das durch den ersten internen Wärmetauscher 15 gekühlte Kühlmittel auf. Ein zweiter innerer Wärmetauscher 16 ist an dem Kühlmittelrohr 19 an einer Stelle installiert, die sich auf einer stromabwärtigen Seite einer Verbindung zwischen dem Kühlmittelrohr 19 und der zweiten Einspritzrohrleitung 23 befindet. Der zweite innere Wärmetauscher 16 tauscht die Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Kühlmittelrohr 19, das von dem ersten inneren Wärmetauscher 15 abgegeben wird, und dem Kühlmittel, das durch das zweite Regelventil 24, das an der zweiten Einspritzrohrleitung 23 installiert ist, auf einen gewünschten Druck dekomprimiert wird. Dadurch fördert das in dem Kühlmittelrohr 19 strömende Kühlmittel die Verschiebung nach links im ph-Diagramm, so dass die Effizienz des Kühlkreislaufs 1A verbessert werden kann und der Feuchtigkeits- oder Trockenheitsgrad des Kühlmittels, das von der zweiten Einspritzrohrleitung 23 in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt wird, kann eingestellt werden.
Ferner ist in dem Kühlkreislauf 1A die dritte Einspritzrohrleitung 21 an einer Stelle, die sich stromabwärts des zweiten inneren Wärmetauschers 16 befindet, mit dem Kühlmittelrohr 19 verbunden, so dass das Kühlmittel, das durch den zweiten inneren Wärmetauscher 16 gekühlt wird, in die dritte Einspritzrohrleitung 21 eingeleitet wird. Ein dritter innerer Wärmetauscher 17 ist an dem Kühlmittelrohr 19 an einer Stelle installiert, die sich stromabwärts der Verbindung zwischen dem Kühlmittelrohr 19 und der dritten Einspritzrohrleitung 21 befindet. Der dritte innere Wärmetauscher 17 tauscht die Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Kühlmittelrohr 19, das von dem zweiten internen Wärmetauscher 16 abgegeben wird, und dem Kühlmittel, das durch das an der dritten Einspritzrohrleitung 21 installierte dritte Regelventil auf einen gewünschten Druck dekomprimiert wird. Das Kühlmittel 22 fördert dadurch die Verschiebung nach links in dem ph-Diagramm, so dass die Effizienz des Kühlkreislaufs 1A verbessert werden kann und der Feuchtigkeits- oder Trockenheitsgrad des Kühlmittels, das von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird, eingestellt werden kann.
Weiterhin ist in dem Kühlkreislauf 1A ein vierter innerer Wärmetauscher 18 an einer Stelle installiert, die sich stromabwärts des dritten internen Wärmetauschers 17 befindet. Der vierte innere Wärmetauscher 18 tauscht die Wärme zwischen dem Kühlmittel im Kühlmittelrohr 19, das von dem dritten inneren Wärmetauscher 17 abgegeben wird, und dem Niedertemperaturkühlmittel, das vom Verdampfer 13 abgegeben wird und in die Ansaugrohrleitung 14 strömt. Dadurch fördert das Kühlmittel, das in dem Kühlmittelrohr 19 strömt, die Verschiebung nach links in dem ph-Diagramm, so dass die Effizienz des Kühlkreislaufs 1A verbessert werden kann und der Feuchtigkeits- oder Trockenheitsgrad des Kühlmittels, das aus der Ansaugrohrleitung 14 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingezogen wird, eingestellt werden kann.
In dem Fall, in dem der Superkühlkreislauf von 37 verwendet wird, kann das Einspritzkühlmittel in dem Kühlkreis 1A entsprechend dem Gleichgewicht zwischen der Einspritzdurchflussrate und der erzeugten Gasmenge der Nasszustand werden.
In dem Fall, in dem der in 37 gezeigte Kühlkreislauf 1A verwendet wird, kann der Druck des einzuspritzenden Kühlmittels auf einen gewünschten Druck innerhalb eines Druckbereichs eingestellt werden, der gleich oder kleiner als der Auslassdruck des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 und gleich oder größer als der Ansaugdruck des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 sein. Der Druck des einzuspritzenden Kühlmittels wird jedoch vorzugsweise auf ähnliche Weise wie der Kühlkreislauf 1 von 1 eingestellt.
Ein spezifischer Aufbau des mehrstufigen Kompressors 2 wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Der mehrstufige Kompressor 2 ist so eingerichtet, dass er einen zweistufigen Spiralkompressionsmechanismus 40 (im Folgenden als Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp bezeichnet) aufweist, bei dem ein Kompressionsabschnitt eines Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp in zwei Teile unterteilt wird. Nachfolgend wird eine Auf-Ab-Richtung von 3 als eine Auf-Ab-Richtung in der vertikalen Richtung beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, ist der mehrstufige Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass der zweistufige Spiralkompressionsmechanismus 40 an einem unteren Abschnitt des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet ist, und ein Elektromotor 31 (eine Antriebskrafterzeugungseinrichtung), der eine Antriebsquelle des zweistufigen Spiralkompressionsmechanismus 40 ist, ist an einem oberen Abschnitt des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet.
Der Elektromotor 31 umfasst einen Rotor 32 und einen Stator 33, und eine Ausgangswelle 34 ist einstückig mit dem Rotor 32 verbunden. Ein unteres Endteil der Ausgangswelle 34 ist mit einer beweglichen Spirale 43 des zweistufigen Spiralkompressionsmechanismus 40 verbunden und dient als Drehantriebsquelle der beweglichen Spirale 43.
Wie in 3 und 4 gezeigt, umfasst der zweistufige Spiralkompressionsmechanismus 40: ein Paar stationärer Spiralen 41, 42, die jeweils in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form geformt sind und einander gegenüberliegen; und die bewegliche Spirale 43, die zwischen den stationären Spiralen 41, 42 in einer Weise angeordnet ist, die eine Drehung der beweglichen Spirale 43 ermöglicht. Die stationäre Spirale 41 ist an der oberen Seite des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet und die stationäre Spirale 42 ist an der unteren Sete des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet. Der zweistufige Kompressionsmechanismus 40 vom Spiral-Typ, der in den 3 und 4 gezeigt ist, ist so aufgebaut, dass der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 auf einer Seite (der unteren Seite der stationären Spirale 42 in 3) einer Basisplatte 43A der beweglichen Spirale 43 angeordnet sind.
Eine Trennwand 44, die die Kompressionskammern in zwei Stufen unterteilt, ist an der stationären Spirale 42 ausgebildet, so dass die Kompressionskammern 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 durch eine Umwicklung 45, die an einem Außenumfang der stationären Spirale 42 angeordnet ist, und eine Umwicklung 46, die an einer äußeren Umfangsseite der beweglichen Spirale 43 angeordnet ist, definiert werden und die Kompressionskammern 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 werden durch eine radial innenseitige Umwicklung 47 der stationären Spirale 42 und eine radial innenseitige Umwicklung 48 der beweglichen Spirale 43 definiert.
An der stationären Spirale 42 ist ein Bypassdurchgang 49 ausgebildet, der die entsprechende Kompressionskammer 4a und die entsprechende Kompressionskammer 6a in Reihe verbindet. Die Ansaugrohrleitung 14 ist mit einer Ansaugseite des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 verbunden und die Auslassrohrleitung 7 ist mit einer Auslassseite des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden. Die Zwischendruckkammer 5 wird durch den Bypassdurchgang 49 gebildet.
Wie in 3 gezeigt, ist die dritte Einspritzrohrleitung 21 zum Einspritzen des Kühlmittels mit der Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 verbunden. Die zweite Einspritzrohrleitung 23 zum Einspritzen des Kühlmittels ist mit dem Bypassdurchgang 49 verbunden, der als die Zwischendruckkammer 5 dient. Die erste Einspritzrohrleitung 25 zum Einspritzen des Kühlmittels ist mit der entsprechenden Kompressionskammer 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden.
Das hermetische Gehäuse 3, das den zweistufigen Kompressionsmechanismus 40 des Spiraltyps und den Elektromotor 31 aufnimmt, ist als hermetischer Behälter aufgebaut, der vollständig vom Außenraum abgedichtet ist, indem mehrere Elemente durch Schweißen miteinander verbunden werden. Ein Innenraum SP, der an der Innenseite des hermetischen Gehäuses 3 ausgebildet ist, ist mit dem Kühlmittel gefüllt (d.h. dem Kühlmittel, das in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingesaugt wird), der von der Ansaugrohrleitung 14 zugeführt wird. Der Innenraum SP der vorliegenden Ausführungsform dient als Ansaugdruckinnenraum. Die Zwischendruckkammer 5, die die entsprechende Kompressionskammer 4a mit der entsprechenden Kompressionskammer 6a verbindet, ist als ein Raum ausgebildet, der vom Ansaugdruckinnenraum getrennt ist.
Das hermetische Gehäuse 3 wird durch Verbinden der Elemente durch Schweißen gebildet, wie vorstehend erörtert wurde. Alternativ kann das hermetische Gehäuse 3 durch Verbinden von jeweils zwei aus mehreren Elementen durch eine Dichtung gebildet werden. Insbesondere kann das hermetische Gehäuse 3 als halbhermetisches Gehäuse ausgebildet sein.
Als nächstes werden die Vorteile des mehrstufigen Kompressors 2 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Der mehrstufige Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform umfasst das hermetische Gehäuse 3 und die mehreren Kompressionsmechanismen, die im Inneren des hermetischen Gehäuses 3 aufgenommen werden. Die mehreren Kompressionsmechanismen umfassen zumindest zweistufige Kompressionsmechanismen. Die zumindest zweistufigen Kompressionsmechanismen umfassen: den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4, der eingerichtet ist, um das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf ab- bzw. einzuziehen; und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6, der eingerichtet ist, um das Kühlmittel ab- bzw. einzuziehen und zu komprimieren, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert wird. Der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 ist so eingerichtet, dass er mit dem aus dem Kühlkreislauf 1 extrahierten Kühlmittel eingespritzt wird.
Bei diesem Aufbau wird das Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf 1 abgezogen wird, in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4, d.h. unter den mehreren Kompressionsmechanismen den Kompressionsmechanismus mit dem kleinsten Druck in seiner Kompressionskammer, eingespritzt, der zuerst das aus dem Kühlkreislauf 1 abgezogene Kühlmittel verdichtet. Somit kann die Einspritzung sogar auch während des Betriebs bei dem niedrigen Kompressionsverhältnis geeignet ausgeführt werden. Dadurch kann die Einspritzung unabhängig vom Betriebszustand geeignet ausgeführt werden, so dass die Effizienz verbessert werden kann.
Ferner umfasst der mehrstufige Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform die Zwischendruckkammer 5, die getrennt von dem Ansaugdruckinnenraum ausgebildet ist, der den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 an der Innenseite des hermetischen Gehäuses 3 aufnimmt. Die Zwischendruckkammer 5 ist mit dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden. Die Zwischendruckkammer 5 ist so eingerichtet, dass sie den Durchfluss des Kühlmittels ermöglicht, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 abgegeben wird und in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 durch die Zwischendruckkammer 5 angesaugt werden soll. Ein Durchflussbegrenzer kann für den Durchgang der Zwischendruckkammer 5 vorgesehen sein, um einen Schalldämpfereffekt vorzusehen, so dass die geräuschreduzierende Wirkung durch Verringerung der Druckpulsation implementiert werden kann.
Bei diesem Aufbau wird das Zwischendruckkühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert wird, nicht in das Innere (d.h. den Innenraum SP) des hermetischen Gehäuses 3 abgegeben, so dass der Druck an der Innenseite des hermetischen Gehäuses 3 nicht der Zwischendruck wird. Auf diese Weise ist es möglich, den niedrigen Druck im Inneren des hermetischen Gehäuses 3 aufrechtzuerhalten. Somit kann eine Plattendicke des hermetischen Gehäuses 3 verdünnt werden, um die Gewichtsreduzierung zu implementieren. Durch Aufrechterhalten des niedrigen Drucks im Inneren des hermetischen Gehäuses 3 ist es ferner möglich, die Temperaturerhöhung des Elektromotors 31 zu begrenzen, der im Inneren des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet ist, und dadurch kann der Vorteil der Begrenzung einer Verringerung der Motoreffizienz erzielt werden. Somit kann die Effizienz des mehrstufigen Kompressors 2 verbessert werden. Ferner wird in einem Fall, in dem die Zwischendruckkammer 5 nicht vorgesehen ist, das Kühlmittel, das das Öl aufweist, in das Innere des hermetischen Gehäuses 3 abgegeben. Daher ist es notwendig, einen Mechanismus zum Zuführen des Schmieröls vorzusehen, das für die Schmierung des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 vorgesehen ist. Dadurch können möglicherweise die Kosten nachteilig erhöht werden. Der mehrstufige Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch diesen Nachteil vermeiden, indem er die Zwischendruckkammer 5 vorsieht.
In dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform geht das Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf 1 abgezogen wird, in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt, durch die das Kühlmittel, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 abgegeben wird und in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingezogen wird, in dem hermetischen Gehäuse 3 hindurch. Bei diesem Aufbau wird das Kühlmittel zusätzlich zu dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 auch in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt, so dass die Effizienz des mehrstufigen Kompressors 2 weiter verbessert werden kann.
Ferner wird in dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf entnommen wird, in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 (genauer in die Kompressionskammer 6a) eingespritzt. Mit diesem Aufbau wird das Kühlmittel zusätzlich zu dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und der Zwischendruckkammer 5 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt, so dass die Effizienz des mehrstufigen Kompressors weiter verbessert werden kann.
In dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform bilden die mehreren Kompressionsmechanismen außerdem den zweistufigen Spiralkompressionsmechanismus 40, so dass die Kompression des Kühlmittels effektiv ausgeführt werden kann und dadurch die Effizienz des mehrstufigen Kompressors 2 verbessert werden kann.
Ferner weist in dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform der zweistufige Spiralkompressionsmechanismus 40 die Kompressionskammern 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und die Kompressionskammern 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 auf, die alle auf der einen Seite der Grundplatte 43A angeordnet sind. Mit diesem Aufbau können die Kompressionsmechanismen kompakt gemacht werden. Darüber hinaus kann die Herstellungsverarbeitung vorteilhaft vereinfacht werden, und die Nachtragsfreigabeverwaltung zum Zeitpunkt der Montage wird vereinfacht. Dadurch können die geringen Kosten vorteilhaft umgesetzt werden.
Ferner ist in dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel das Kohlendioxid (CO₂). Daher kann der Wärmeaustausch im Kühlkreislauf 1 effektiv ausgeführt werden. Ferner kann das Kühlmittel in dem Fall, in dem das Kühlmittel das Kohlendioxid ist, leicht den hohen Druck und die hohe Temperatur erhalten. Daher gibt es verbesserte Vorteile der ersten Ausführungsform, d.h. die Gewichtsreduzierung des hermetischen Gehäuses 3, die Erhöhung der Effizienz des Elektromotors 31 durch die Einspritzung des Kühlmittels und die Verringerung des Drucks im Innenraum SP.
Als Nächstes werden Modifikationen der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 17 beschrieben. In der folgenden Beschreibung der in den 5 bis 17 gezeigten Modifikationen werden hauptsächlich Unterschiede beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und die gemeinsamen Merkmale, die der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, können der Einfachheit halber weggelassen werden.
Bei der in 5 gezeigten Modifikation ist die erste Einspritzrohrleitung 25 nicht mit dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden, und dadurch wird das Kühlmittel nicht in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt. Das Kühlmittel wird durch die dritte Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt, und das Kühlmittel wird wie in der ersten Ausführungsform durch die zweite Einspritzrohrleitung 23 in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt. Wie vorstehend diskutiert, kann das Kühlmittel nur in jeden von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und der Zwischendruckkammer 5 eingespritzt werden.
In der in 6 gezeigten Modifikation, ist, wie in der Modifikation von 5, die erste Einspritzrohrleitung 25 nicht mit dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden, und dadurch wird kein Kühlmittel in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt. Des Weiteren ist die zweite Einspritzrohrleitung 23 nicht mit der Zwischendruckkammer 5 verbunden, und dadurch wird das Kühlmittel nicht in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt. Das Kühlmittel wird, wie in der ersten Ausführungsform, durch die dritte Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt. Wie vorstehend erörtert, kann das Kühlmittel nur in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden.
In der in 7 gezeigten Modifikation, ist, wie in der Modifikation von 6, die zweite Einspritzrohrleitung 23 nicht mit der Zwischendruckkammer 5 verbunden, und dadurch wird das Kühlmittel nicht in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt. Das Kühlmittel wird durch die dritte Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt, und das Kühlmittel wird, wie in der ersten Ausführungsform, durch die erste Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt. Wie vorstehend erörtert, kann das Kühlmittel nur in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt werden.
Die mehrstufigen Kompressoren 2, die jeweils in 5 bis 7 gezeigt sind, weisen die gemeinsamen Merkmale auf, die dem mehrstufigen Kompressor 2 der vorstehenden Ausführungsform gemeinsam sind. Diese gemeinsamen Merkmale umfassen das Einspritzen des Niederdruckkühlmittels in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und das Vorsehen der Zwischendruckkammer 5. Daher können die Wirkungen und Vorteile, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, erzielt werden.
In der ersten Ausführungsform und den vorstehend beschriebenen Modifikationen umfasst der mehrstufige Kompressor 2 die Zwischendruckkammer 5, die zwischen dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 angeordnet ist. Alternativ zu diesem Aufbau kann die Zwischendruckkammer 5 aus dem mehrstufigen Kompressor 2 entfernt werden, wie bei den in den 8 bis 13 gezeigten Modifikationen. Bei einem derartigen Aufbau gibt der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 das Kühlmittel in das Innere (den Innenraum SP) des hermetischen Gehäuses 3 ab. Daher ist der Innenraum SP mit dem Zwischendruckkühlmittel gefüllt. Insbesondere wird der Innenraum SP zum Zwischendruckinnenraum, der das Kühlmittel leitet, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 abgegeben wird und in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingezogen werden soll.
In der in 8 gezeigten Modifikation, ist die Zwischendruckkammer 5 nicht vorgesehen, und das Kühlmittel wird durch die dritte Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt. Bei dieser Modifikation wird das Kühlmittel nicht durch die erste Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt, und das Kühlmittel wird nicht durch die zweite Einspritzrohrleitung 23 eingespritzt. Wie vorstehend erörtert, kann das Kühlmittel nur in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden.
In der Modifikation von 9 wird zusätzlich zu dem in 8 gezeigten Aufbau es so eingerichtet, dass das Kühlmittel durch die zweite Einspritzrohrleitung 23 in den Innenraum SP, d.h. den Zwischendruckinnenraum, der mit dem Zwischendruckkühlmittel gefüllt ist, eingespritzt. Bei diesem Aufbau wir das Niedertemperaturkühlmittel in den Zwischendruckinnenraum eingespritzt, der den Elektromotor 31 aufnimmt. Daher ist es möglich, die Betriebseffizienz des Elektromotors 31 zu verbessern und dadurch die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
In der Modifikation von 10 wird zusätzlich zu dem in 8 gezeigten Aufbau es so eingerichtet, dass das Kühlmittel durch die erste Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird. Dagegen wird das Kühlmittel nicht durch die zweite Einspritzrohrleitung 23 in den Zwischendruckinnenraum eingespritzt. Wie vorstehend erörtert, kann das Kühlmittel nur in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt werden, und das Kühlmittel kann nicht in den Zwischendruckinnenraum eingespritzt werden.
In der in 11 gezeigten Modifikation ist zusätzlich zu dem in 10 gezeigten Aufbau es so eingerichtet, dass das Kühlmittel durch die zweite Einspritzrohrleitung 23 in den Zwischendruckinnenraum eingespritzt wird. Wie vorstehend erörtert, kann das Kühlmittel in jeden von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4, dem Zwischendruckinnenraum und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt werden.
In der in 12 gezeigten Modifikation ist es zusätzlich zu dem in 8 gezeigten Aufbau so eingerichtet, dass ein Membranventil 72 (ein Rückschlagventil) in der Mitte eines Weges installiert ist, der das Kühlmittel von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einspritzt. Das Membranventil 72 ermöglicht den Durchfluss des Kühlmittels von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in Richtung des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4, begrenzt jedoch den Durchfluss des Kühlmittels, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 abgegeben wird, in Richtung der dritten Einspritzleitung 21. Durch das Vorsehen des Membranventils 72 kann der Rückfluss des Kühlmittels von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 in Richtung der Seite der dritten Einspritzrohrleitung 21 begrenzt werden. Daher ist es möglich, die durch den Rückfluss verursachte Verschlechterung der Betriebseffizienz zu begrenzen.
In der in 13 gezeigten Modifikation ist es zusätzlich zu dem in 9 gezeigten Aufbau so eingerichtet, dass das Membranventil 72 in der Mitte des Weges installiert ist, der das Kühlmittel von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einspritzt. Das Membranventil 72 ist das gleiche wie das Membranventil 72, das unter Bezugnahme auf 12 erörtert wurde. Wie vorstehend erörtert, kann selbst bei dem Aufbau, bei dem das Kühlmittel sowohl in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 als auch in den Zwischendruckinnenraum eingespritzt wird, der Rückfluss des Kühlmittels von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 durch das Vorsehen des Membranventils 72 begrenzt werden.
Das Membranventil 72 kann in dem mehrstufigen Kompressor 2 verwendet werden, der die Zwischendruckkammer 5 umfasst.
In der Modifikation von 14 ist es zusätzlich zu dem in 6 gezeigten Aufbau so eingerichtet, dass das Membranventil 72 in der Mitte des Weges installiert ist, der das Kühlmittel von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einspritzt. Wie vorstehend erörtert, kann sogar bei dem Aufbau, bei dem die Zwischendruckkammer 5 vorgesehen ist, während der Innenraum SP als Ansaugdruckinnenraum dient, der Rückfluss des Kühlmittels vom niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 begrenzt werden.
Bei der in 15 gezeigten Modifikation ist es zusätzlich zu dem in 5 gezeigten Aufbau so eingerichtet, dass das Membranventil 72 in der Mitte des Weges installiert ist, der das Kühlmittel von der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einspritzt. Wie vorstehend erörtert, kann selbst bei dem Aufbau, in dem das Kühlmittel sowohl in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 als auch in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt wird, der Rückfluss des Kühlmittels aus dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 durch das Vorsehen des Membranventils 72 begrenzt werden.
Bei der in 16 gezeigten Modifikation ist es zusätzlich zu dem in 2 gezeigten Aufbau so eingerichtet, dass das Membranventil 72 in der Mitte des Weges installiert ist, durch den das Kühlmittel aus der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird. Weiterhin ist in der Mitte des Weges ein Membranventil 92 installiert, das das Kühlmittel aus der ersten Einspritzrohrleitung 25 in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 einspritzt. Das Membranventil 92 ermöglicht den Durchfluss des Kühlmittels aus der ersten Einspritzrohrleitung 25 in Richtung des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6, begrenzt aber den Durchfluss des von dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 abgegebenen Kühlmittels in Richtung der ersten Einspritzrohrleitung 25. Durch Vorsehen des Membranventils 92 kann der Rückfluss des Kühlmittels vom hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 in Richtung der ersten Seite der Einspritzrohrleitung 25 begrenzt werden.
Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Aufbau bereitgestellt werden, bei dem der Rückfluss des Kühlmittels aus dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und der Rückfluss des Kühlmittels aus dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 durch das Membranventils 72 bzw. 92 begrenzt wird.
In der ersten Ausführungsform und den vorstehend erörterten Modifikationen davon ist der Innenraum SP mit dem Kühlmittel gefüllt, das den Ansaugdruck oder den Zwischendruck aufweist. Alternativ dazu kann der Innenraum SP mit dem Kühlmittel gefüllt sein, das von dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 abgegeben wird. Insbesondere kann der Innenraum SP so eingerichtet sein, dass er als Auslassdruckinnenraum dient. Ferner kann das Membranventil (können die Membranventile) durch einen anderen Typ eines Rückschlagventils ersetzt werden, beispielsweise ein Tellerventil oder ein Schieberventil.
In der Modifikation von 17 wird, wie vorstehend erörtert wurde, das Kühlmittel von dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 in den Innenraum SP abgegeben. Dieses Kühlmittel strömt aus dem Innenraum SP in die Auslassrohrleitung 7 und strömt durch die Auslassrohrleitung 7 in Richtung des Kühlers 8. Wie vorstehend erörtert, wird selbst in dem mehrstufigen Kompressor 2, in dem der Innenraum SP zu dem Auslassdruckinnenraum wird, das Kühlmittel aus der dritten Einspritzrohrleitung 21 in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt, um die Vorteile zu implementieren, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 18 bis 20 beschrieben. Wie später erörtert wird, kann der zweistufige Spiralkompressionsmechanismus 40, der in den 3 und 4 gezeigt ist, durch einen andere Aufbau ersetzt werden.
Wie in den 18 bis 20 gezeigt, ist in dem mehrstufigen Kompressor 2A der zweiten Ausführungsform der zweistufige Kompressionsmechanismus 50 vom Spiraltyp derart eingerichtet, dass der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 auf der einen Seite (der oberen Seite der stationären Spirale 51 in 18) der Basisplatte 53A der beweglichen Spirale 53 angeordnet ist, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist auf der anderen Seite (der Seite der unteren stationären Spirale 52 in 18) der Basisplatte 53A angeordnet.
Wie in den 18 und 19 gezeigt, sind die Kompressionskammern 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 durch die Spiralumwicklung 55 definiert, die an der stationären Spirale 51 ausgebildet ist, und die Spiralumwicklung 56, die von einer Seite der Basisplatte 53A der beweglichen Spirale 53 vorsteht. Ähnlich wie in 18 und 19 sind die Kompressionskammern 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 durch die Spiralumwicklung 57, die an der stationären Spirale 52 gebildet ist, und die Spiralumwicklung 58 definiert, die von der anderen Seite der Grundplatte 53A der beweglichen Spirale 53 vorsteht.
Ein Bypassdurchgang 59, der die entsprechende Kompressionskammer 4a und die entsprechende Kompressionskammer 6a in Reihe verbindet, ist an der stationären Spirale 51 und der stationären Spirale 52 ausgebildet. Die Ansaugrohrleitung 14 ist mit einer Ansaugseite der niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 verbunden und die Auslassrohrleitung 7 ist mit einer Auslassseite des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden. Die Zwischendruckkammer 5 wird durch den Bypassdurchgang 59 gebildet.
Wie in 18 gezeigt, ist die dritte Einspritzrohrleitung 21 zum Einspritzen des Kühlmittels mit der entsprechenden Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 verbunden. Die zweite Einspritzrohrleitung 23 zum Einspritzen des Kühlmittels ist mit dem Bypassdurchgang 59 verbunden, der als die Zwischendruckkammer 5 dient. Die erste Einspritzrohrleitung 25 zum Einspritzen des Kühlmittels ist mit der entsprechenden Kompressionskammer 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 verbunden.
Wie vorstehend erörtert, weist der zweistufige Kompressionsmechanismus 50 vom Spiraltyp in dem mehrstufigen Kompressor 2A der zweiten Ausführungsform die Kompressionskammern 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und die Kompressionskammern 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 auf, die jeweils auf den zwei gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte 53A angeordnet sind. Mit diesem Aufbau kann der einzelne Kompressionsmechanismus sowohl die niederstufige Seitenkompression als auch die hochstufenseitige Kompression durchführen, so dass der Kompressionsmechanismus kompakt gemacht werden kann. Ferner kann mit dem vorstehenden Aufbau ein Gehäusedurchmesser vorteilhaft reduziert werden. Ferner stehen eine Druckbelastung der Kompressionskammern 4a und eine Druckbelastung der Kompressionskammern 6a einander entgegen, so dass eine auf das Drucklager ausgeübte Last verringert werden kann. Dadurch kann die Zuverlässigkeit vorteilhaft verbessert werden.
Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. In dem mehrstufigen Kompressor 2B der dritten Ausführungsform sind der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 getrennt durch zwei Spiralkompressionsmechanismen 60, 80 implementiert, so dass der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Elektromotors 31 in der Auf-Ab-Richtung angeordnet sind.
In dem mehrstufigen Kompressor 2B ist der Kompressionsmechanismus 60 vom Spiraltyp, der als der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 dient, am unteren Abschnitt in dem hermetischen Gehäuse 3 angeordnet, und der Spiralkompressionsmechanismus 80, der als hochstufenseitiger Kompressionsmechanismus 6 dient, ist an dem oberen Abschnitt in dem hermetischen Gehäuse 3 angeordnet. Ferner ist der Elektromotor 31 an dem Mittelabschnitt in dem hermetischen Gehäuse 3 angeordnet. Ein unterer Endabschnitt der Ausgangswelle 34 des Elektromotors 31 ist mit dem Spiralkompressionsmechanismus 60 verbunden und dient als Drehantriebsquelle des Spiralkompressionsmechanismus 60. Ein oberer Endteil der Ausgangswelle 34 des Elektromotors 31 ist mit dem Spiralkompressionsmechanismus 80 verbunden und dient als Drehantriebsquelle des Spiralkompressionsmechanismus 80.
Der Spiralkompressionsmechanismus 60 umfasst eine stationäre Spirale 61 und eine bewegliche Spirale 62. Die Kompressionskammern 4a sind zwischen der stationären Spirale 61 und der beweglichen Spirale 62 definiert. Die Kompressionskammern 4a verringern allmählich ihr Volumen, während die Kompressionskammern 4a durch die Drehung der beweglichen Spirale 62 bewegt werden. Der Spiralkompressionsmechanismus 60 umfasst einen Einlass 64 der Niederdruckseite und eine Ansaugöffnung 65, während die Ansaugöffnung 65 mit dem Einlass 64 in Verbindung steht. Die Ansaugöffnung 65 steht mit der Kompressionskammer 4a in Verbindung, d.h. in einem Ansaughub. Die Ansaugrohrleitung 14 des Kühlkreislaufs 1 ist mit dem Einlass 64 verbunden.
Eine Auslassöffnung 67, die eingerichtet ist, um das in der Kompressionskammer 4a komprimierte Kühlmittel abzugeben, ist an einem zentralen Teil der stationären Spirale 61 des Spiralkompressionsmechanismus 60 ausgebildet, der als der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 dient. Die Auslassöffnung 67 steht mit dem Auslass 66 in Verbindung. Ein Entlastungsventil 68 (ein Auslassventil) ist an einem Ende der Auslassöffnung 67 installiert. Das Entlastungsventil 68 ist so eingerichtet, dass es sich öffnet, wenn der Druck des Kühlmittels in der Kompressionskammer 4a gleich einem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist. Auf diese Weise kann eine übermäßige Kompression des Spiralkompressionsmechanismus 60 vermieden werden.
Des Weiteren umfasst der Spiralkompressionsmechanismus 60, der als niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 dient, einen Einspritzmechanismus 69 zum Einspritzen des Kühlmittels. Der Einspritzmechanismus 69 kann die dritte Einspritzrohrleitung 21 umfassen. Der Einspritzmechanismus 69 umfasst: einen Durchgang 70, der mit der dritten Einspritzrohrleitung 21 in Verbindung steht; und eine Öffnung 71, die mit der Kompressionskammer 4a verbunden ist, die sich in einem Kompressionshub befindet. Die dritte Einspritzrohrleitung 21, der Durchgang 70 und die Öffnung 71 definieren einen Einspritzdurchgang.
Der Einspritzmechanismus 69 umfasst ein Membranventil 72 (ein Rückschlagventil). Das Membranventil 72 ist an einem Element ausgebildet, das den Kompressionsmechanismus bildet. Das Membranventil 72 ist zwischen dem Durchgang 70 und der Öffnung 71 angeordnet. Das Membranventil 72 steuert den Durchfluss des Kühlmittels im Einspritzdurchgang. Das Membranventil 72 ermöglicht einen Vorwärtsfluss des Kühlmittels von dem Durchgang 70 zu der Öffnung 71 hin.
Das Membranventil 72 begrenzt den Rückfluss des Kühlmittels von der Öffnung 71 in Richtung des Durchgangs 70. Das Membranventil 72 begrenzt den Rückfluss des Kühlmittels von der Öffnung 71 zum Durchlass 70 hin, so dass der Rückfluss des Kühlmittels in die dritte Einspritzrohrleitung 21 begrenzt werden kann. Ferner ist das Membranventil 72 zwischen dem Durchgang 70 und der Öffnung 71 installiert und wird in dem Spiralkompressionsmechanismus 60 aufgenommen, wie in 21 gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Größe des Kompressionsmechanismus klein gemacht werden. Ferner ist bei diesem Aufbau das Membranventil 72 an einer Stelle angeordnet, die relativ nahe an der Kompressionskammer 4a liegt, so dass ein Totvolumen klein wird und dadurch die Betriebseffizienz des mehrstufigen Kompressors 2 vorteilhaft verbessert wird.
Der Spiralkompressionsmechanismus 80, der als hochstufenseitiger Kompressionsmechanismus 6 dient, weist einen Aufbau auf, der dem des Spiralkompressionsmechanismus 60 ähnlich ist. Dadurch ist der Spiralkompressionsmechanismus 80 so eingerichtet, dass er die übermäßige Komprimierung des Kompressors des Spiralkompressionsmechanismus 80 durch Vorsehen des Entlastungsventils 88 verhindert, das geöffnet wird, wenn der Druck des Kühlmittels in der Kompressionskammer 6a gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist. Darüber hinaus dient das Membranventil 92 in dem Spiralkompressionsmechanismus 80 dazu, den Rückfluss des Kühlmittels von der Öffnung 90 in Richtung des Durchgangs 91 zu begrenzen, so dass der Rückfluss des Kühlmittels zu der ersten Einspritzrohrleitung 25 begrenzt werden kann.
Die Zwischendruckkammer 5 ist zwischen einem Auslass 66 des Spiralkompressionsmechanismus 60, der als der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 dient, und einem Einlass 84 des Spiralkompressionsmechanismus 80, der als hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 dient, verbunden, um den Durchfluss des Kühlmittels durch die Zwischendruckkammer 5 zu ermöglichen. In dem hermetischen Gehäuse 3 ist die Zwischendruckkammer 5 getrennt von dem Ansaugdruckinnenraum ausgebildet, der die Spiralkompressionsmechanismen 60, 80 und den Elektromotor 31 aufnimmt. Die Zwischendruckkammer 5 ist so ausgebildet, dass sie sich zwischen dem Ort des Spiralkompressionsmechanismus 60 und dem Ort des Spiralkompressionsmechanismus 80 über dem Elektromotor 31 in der Auf-Ab-Richtung des hermetischen Gehäuses 3 erstreckt, wie beispielsweise in 21 gezeigt ist.
Wie vorstehend erörtert, ist der mehrstufige Kompressor 2B der dritten Ausführungsform in dem hermetischen Gehäuse 3 aufgenommen und weist den Elektromotor 31 (die Antriebskrafterzeugungseinrichtung) auf, der als Antriebsquelle der Kompressionsmechanismen dient. In dem hermetischen Gehäuse 3 ist der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 auf der einen Seite des Elektromotors 31 angeordnet, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist auf der anderen Seite des Elektromotors 31 angeordnet. Mit diesem Aufbau können bereits vorhandene Spiralkompressionsmechanismen als der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 bzw. der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 verwendet werden, so dass die Einfachheit der Herstellung verbessert werden kann und die Herstellungskosten reduziert werden können. Durch die Verwendung des Spiralkompressionsmechanismus besteht auch der Vorteil, dass ein geringes Rauschen und eine hohe Effizienz erreicht werden können. Da ferner der Zusammenbau des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und der Zusammenbau des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 separat durchgeführt werden können, kann der Montageprozess vereinfacht werden, und dadurch können die niedrigen Kosten implementiert werden.
Die Entlastungsventile 68, 88, die als Elemente des mehrstufigen Kompressors 2B der dritten Ausführungsform beschrieben werden, können in dem mehrstufigen Kompressor 2 der ersten Ausführungsform und deren Modifikationen und dem mehrstufigen Kompressor 2A der zweiten Ausführungsform angewandt werden. Anstatt Entlastungsventile 68, 88 vorzusehen, kann die Anzahl der Windungen der Spiralwindung jedes Spiralkompressionsmechanismus 60, 80 auf eins oder weniger eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Überkompression des Spiralkompressionsmechanismus 60, 80 vorteilhaft begrenzt werden. Wenn die Überkompression auf diese Weise begrenzt ist, ist eine Beschädigung der Umhüllung begrenzt und die Verschlechterung der Effizienz kann begrenzt werden.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 22 bis 26 beschrieben. 22 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors 2C der vierten Ausführungsform entlang der Linie XXII-XXII in 23. 23 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIII-XXIII in 22. 24 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIV-XXIV in 23. 25 und 26 werden später beschrieben.
Ähnlich zu dem in 5 gezeigten mehrstufigen Kompressor 2, ist der mehrstufige Kompressor 2C so eingerichtet, dass das Kühlmittel in jede von der Zwischendruckkammer 5 und dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird. Wie in 22 gezeigt, umfasst der mehrstufige Kompressor 2C den Elektromotor 31, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6. Der Elektromotor 31 dient als Antriebsquelle für die mehreren Kompressionsmechanismen. Der Aufbau des Elektromotors 31 ist derselbe wie der Aufbau des Elektromotors 31 der ersten Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 31 wird durch die Ausgangswelle 34 auf die bewegliche Spirale 120 übertragen, um den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 anzutreiben.
Jeder von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 ist, wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, als der Spiraltypkompressionsmechanismus ausgebildet. Diese Kompressionsmechanismen werden durch stationäre Spiralen 110, 130, eine bewegliche Spirale 120 und eine Auslassplatte 140 gebildet.
Jede der stationären Spiralen 110, 130 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Spiralen 110, 130 sind an der unteren Seite des Elektromotors 31 im Innenraum SP einander gegenüber.
Die bewegliche Spirale 120 ist zwischen der stationären Spirale 110 und der stationären Spirale 130 auf eine Weise angeordnet, die eine Drehung der beweglichen Spirale 120 ermöglicht. Die bewegliche Spirale 120 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Position jeder von der als nächstes beschriebenen Kompressionskammer 4a und Kompressionskammer 6a schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren. Ein in 23 gezeigter Oldham-Ring 150 begrenzt die Drehung der beweglichen Spirale 120.
Wie in 23 gezeigt, sind die Kompressionskammern 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und die Kompressionskammern 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 zwischen der stationären Spirale 130 und der beweglichen Spirale 120 ausgebildet. Jede der Kompressionskammern 4a ist ein Raum, der zwischen einer Umwicklung 131, die an einer äußeren Umfangsseite der stationären Spirale 130 angeordnet ist, und einer Umwicklung 122, die an einer äußeren Umfangsseite der beweglichen Spirale 120 angeordnet ist, gebildet ist. Jede der Kompressionskammern 6a ist ein Raum, der zwischen einer Umwicklung 133, die an einer inneren Umfangsseite der stationären Spirale 130 und einer Umwicklung 123 gebildet ist, die an einer inneren Umfangsseite der beweglichen Spirale 120 angeordnet ist. Eine Trennwand BD unterteilt zwischen den Kompressionskammern 4a und den Kompressionskammern 6a.
Eine Spitzendichtung SL ist an einem distalen Ende jeder Umwicklung angeordnet (z. B. 122). Zumindest eine Kompressionskammer wird durch die Kompressionskammer(n) 4a gebildet, und zumindest eine Kompressionskammer wird durch die Kompressionskammer(n) 6a gebildet. Die Spitzendichtung SL begrenzt den Austritt des Kühlmittels zwischen den an den Kompressionskammern 4a und/oder den Kompressionskammern 6a ausgebildeten Kompressionskammern, den Austritt des Kühlmittels aus dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 zur Ansaugseite hin und den Austritt des Kühlmittels aus dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 zur Zwischenstufe (der Zwischendruckkammer 5) hin.
Die Auslassplatte 140 ist ein Plattenelement, das an einer unteren Seite (einer gegenüberliegenden Seite, die der beweglichen Spirale 120 gegenüberliegt) der stationären Spirale 130 durch eine Dichtung G (siehe 25) installiert ist. 25 ist eine Ansicht von unten und zeigt die stationäre Spirale 130, von der die Auslassplatte 140 entfernt ist. Die Zwischendruckkammer 5, eine hochstufenseitige Auslasskammer 924 und eine niederstufenseitige Einspritzkammer 942, die später beschrieben werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich sowohl in der Auslassplatte 140 als auch in der stationären Spirale 130 erstrecken.
Wie durch eine gestrichelte Linie in 23 angedeutet, sind ein niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901, die Zwischendruckkammer 5, die hochstufenseitige Auslasskammer 924, ein hochstufenseitiger Auslassströmungsdurchgang 931, ein niederstufenseitiger Einspritzströmungsdurchgang 941, die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 und ein Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 an der stationären Spirale 130 ausgebildet.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901 ist ein Strömungsdurchgang zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kompressionskammer 4a des Kompressionsmechanismus 4. Obwohl ein Rohr, das einen Abschnitt der Ansaugrohrleitung 14 darstellt, in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 pressgepasst ist, wird dieses Rohr in 23 oder dergleichen der Einfachheit halber weggelassen. Das Kühlmittel, das dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt wird, wird in die Kompressionskammer 4a durch eine niederstufenseitige Ansaugöffnung 911, d.h. ein Durchgangsloch, zugeführt, und dieses Kühlmittel wird in der Kompressionskammer 4a durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert.
Die Zwischendruckkammer 5 ist als Strömungsdurchgang ausgebildet, der, wie in der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform, zwischen der entsprechenden Kompressionskammer 4a und der entsprechenden Kompressionskammer 6a verbindet. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 4a komprimiert wird, wird in die Zwischendruckkammer 5 durch eine niederstufenseitige Auslassöffnung 913, d.h. ein Durchgangsloch, zugeführt, und danach wird dieses Kühlmittel durch eine hochstufenseitige Ansaugöffnung 921, d.h. ein Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingeleitet. Danach wird das Kühlmittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 komprimiert.
Hier ist die niederstufenseitige Auslassöffnung 913 so ausgebildet, dass ein Kompressionskammerwicklungsboden oder ein Abschnitt eines Umwicklungslochs mit der niederstufenseitigen Auslassöffnung 913 überlappt. Wenn zwei oder mehr Kompressionskammern, die in dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 gebildet werden, durch die niederstufenseitige Auslassöffnung 913 zu der Zeit miteinander verbunden sind, in der die Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 mit der niederstufenseitigen Auslassöffnung 913 überlappt, findet ein Austreten des Kühlmittels zwischen den Kompressionskammern auf und verursacht einen Verlust. Um daher das im Kompressionshub komprimierte Kühlmittel ohne den Verlust auszustoßen, muss die niederstufenseitige Auslassöffnung 913 der stationären Spirale 130 durch die Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 zu dem Zeitpunkt geschlossen werden, zu dem die Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 mit der niederstufenseitigen Auslassöffnung 913 überlappt.
Die hochstufenseitige Auslasskammer 924 ist ein Raum, der so ausgebildet ist, dass er sich sowohl in der Auslassplatte 140 als auch in der stationären Spirale 130 als ein Raum erstreckt, in den das aus der Kompressionskammer 6a abgegebene Kühlmittel eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 6a komprimiert wird, wird durch eine hochstufenseitige Auslassöffnung 923, d.h. ein Durchgangsloch, in die hochstufenseitige Auslasskammer 924 eingeleitet.
Der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 ist ein Strömungsdurchgang zum Auslassen des Kühlmittels der hochstufenseitigen Auslasskammer 924, d.h. des Kühlmittels nach dessen Kompression in der Kompressionskammer 6a in Richtung auf die Auslassrohrleitung 7. Obwohl ein Rohr, das ein Abschnitt der Auslassrohrleitung 7 ist, in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 pressgepasst ist, wird dieses Rohr in 23 oder dergleichen der Einfachheit halber weggelassen.
Der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden soll. Obwohl ein Rohr, das ein Abschnitt einer dritten Einspritzrohrleitung 21 ist, in den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 pressgepasst ist, wird dieses Rohr in 23 oder dergleichen der Einfachheit halber weggelassen. Das Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 geleitet wird, wird in die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 eingeleitet.
Die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 ist ein Raum, der so ausgebildet ist, dass er sich sowohl in der Auslassplatte 140 als auch in der stationären Spirale 130 als ein Raum erstreckt, in den das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 gelangte Kühlmittel eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 eingeleitet wird, wird durch die niederstufenseitige Einspritzöffnung 943, d.h. ein Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 4a eingespritzt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 eine obere Oberfläche der Einspritzöffnung 943 passiert, um den Austritt des Kühlmittels zwischen den durch die Kompressionskammern 4a gebildeten Kompressionskammern zu begrenzen, wird der Strömungsdurchgang der Einspritzöffnung 943 durch die Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 und die Spitzendichtung SL vollständig geschlossen. Daher ist ein Durchmesser der Einspritzöffnung 943 wünschenswerterweise gleich oder kleiner als eine Plattendicke der Umwicklung 122 der beweglichen Spirale 120 und ist wünschenswerter gleich oder kleiner als eine Breite der Spitzendichtung SL. Ferner kann aufgrund der Position der Einspritzöffnung 943 das Kühlmittel kontinuierlich und nicht gleichzeitig in die mehreren Kompressionskammern eingespritzt werden, die durch die Kompressionskammern 4a gebildet werden.
Der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 ist ein Strömungsdurchgang, der das Kühlmittel leitet, das in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt werden soll. Obwohl ein Rohr, das einen Abschnitt der zweiten Einspritzrohrleitung 23 darstellt, in den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 pressgepasst wird, ist dieses Rohr in 23 oder dergleichen der Einfachheit halber weggelassen. Das Kühlmittel, das den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 passiert hat, wird in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt.
Nun wird der andere Aufbau beschrieben. Wie in 24 gezeigt, sind ein Ölrücklaufströmungsdurchgang 971 und ein Ölansaugrohr 972 an der stationären Spirale 130 ausgebildet.
Der Ölrückströmungsdurchgang 971 ist ein Strömungsdurchgang, der das von der Außenseite zu dem mehrstufigen Kompressor 2 zurückgeführte Öl (Schmieröl) aufnimmt und dieses Öl einem Ort zwischen der stationären Spirale 130 und der beweglichen Spirale 120 zuführt.
Das Ölansaugrohr 972 ist ein Rohr zum Ansaugen des an einem unteren Teil des hermetischen Gehäuses 3 angesammelten Öls. Ein oberes Ende des Ölansaugrohrs 972 ist mit dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 verbunden. Wenn das Kühlmittel aus dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 angesaugt wird, wird daher das im unteren Teil des hermetischen Gehäuses 3 angesammelte Öl in das Ölansaugrohr 972 eingezogen und dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt. Danach wird dieses Öl zugeführt, um die entsprechenden jeweiligen Teile zu schmieren.
26 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in 25. Wie in 26 gezeigt, ist das Membranventil 72 an der Stelle zwischen der niederstufenseitigen Einspritzkammer 942 und der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 installiert.
Das Membranventil 72 umfasst einen Ventilsitz 721 und ein Ventilelement 722. Wenn der Druck der niederstufenseitigen Einspritzkammer 942 höher als der Druck der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 ist, wird das Ventilelement 722 weg von dem Ventilsitz 721 angehoben. Dadurch wird das Kühlmittel durch das Membranventil 72 in die Kompressionskammer 4a eingespritzt. Wenn der Druck der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 höher als der Druck der niederstufenseitigen Einspritzkammer 942 ist, wird das Ventilelement 722 durch den Druck gegen den Ventilsitz 721 gedrückt. Dadurch ist der Rückfluss des Kühlmittels von der Seite der Kompressionskammer 4a zu der niederstufenseitigen Einspritzkammer 942 begrenzt.
Selbst bei dem mehrstufigen Kompressor 2C mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Vorteile erzielt werden, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann auch das Rückschlagventil, das Tellerventil oder das Schieberventil, das kein Membranventil ist, verwendet werden.
Nun wird eine Modifikation des mehrstufigen Kompressors 2C mit Bezug auf 27 beschrieben. 27 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau der stationären Spirale 130 und der beweglichen Spirale 120 der vorliegenden Modifikation zeigt, die in einem Querschnitt aufgenommen ist, der dem aus 23 ähnlich ist. Wie in 27 gezeigt, ist bei dieser Modifikation die Spitzendichtung SL nicht am distalen Ende jeder Umwicklung (z.B. 122) angeordnet. Dieser Aufbau kann in einem Fall verwendet werden, in dem das Austreten des Kühlmittels aus der Kompressionskammer 4a oder der Kompressionskammer 6a kein erhebliches Problem verursacht, oder in einem Fall, in dem ein Gegendruckmechanismus vorgesehen ist, der das Kühlmittel mit dem Auslassdruck von der Zwischendruckkammer einführt und an einer hinteren Oberflächenseite (einer Oberfläche, an der die Umwicklung 122 nicht ausgebildet ist) der beweglichen Spirale 120 vorgesehen ist.
Eine fünfte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 28 und 29 beschrieben. 28 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors 2D der fünften Ausführungsform und ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXVIII-XXVIII in 29. 29 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIX-XXIX in 28.
Ähnlich zu dem mehrstufigen Kompressor 2 der 2 (d.h. der ersten Ausführungsform) ist der mehrstufige Kompressor 2D so aufgebaut, dass das Kühlmittel in die Zwischendruckkammer 5, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird. Wie in 28 gezeigt, umfasst der mehrstufige Kompressor 2D den Elektromotor 31, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6. Der Elektromotor 31 dient als Antriebsquelle für die mehreren Kompressionsmechanismen. Der Aufbau des Elektromotors 31 ist derselbe wie der Aufbau des Elektromotors 31 der ersten Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 31 wird durch die Ausgangswelle 34 auf ein später beschriebenes Schwenkelement 220 übertragen, um den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 anzutreiben.
Jeder von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 ist in der vorliegenden Ausführungsform als ein Schwenkkompressionsmechanismus ausgebildet. Diese Kompressionsmechanismen werden durch stationäre Elemente 210, 230 und ein Schwenkelement 220 gebildet.
Jedes der stationären Elemente 210, 230 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Elemente 210, 230 liegen sich an der unteren Seite des Elektromotors 31 im Innenraum SP gegenüber.
Das Schwenkelement 220 ist zwischen dem stationären Element 210 und dem stationären Element 230 auf eine Weise angeordnet, die eine Drehung des Schwenkelements 220 ermöglicht. Das Schwenkelement 220 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Position jeder von der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a, die als nächstes beschriebenen werden, schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren. Ein Drucklager 240 ist zwischen dem Schwenkelement 220 und dem stationären Element 210 angeordnet.
Wie in 29 gezeigt, sind die Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und die Kompressionskammer 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 zwischen dem stationären Element 230 und dem Schwenkelement 220 ausgebildet. Die Kompressionskammer 4a ist ein Raum, der zwischen einer Umwicklung 231, die an einer äußeren Umfangsseite des stationären Elements 230 angeordnet ist, und einer Umwicklung 221 des Schwenkelements 220, ausgebildet ist. Die Kompressionskammer 6a ist ein Raum, der zwischen einer Umwicklung 232 gebildet ist, die an einer inneren Umfangsseite des stationären Elements 230 und der Umwicklung 221 des Schwenkelements 220 angeordnet ist.
Wie durch eine gepunktete Linie in 29 gezeigt ist, sind der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901, die Zwischendruckkammer 5, die hochstufenseitige Auslasskammer 924, der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931, der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941, der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 und ein hochstufenseitiger Einspritzströmungsdurchgang 961 an dem stationären Element 230 ausgebildet. Obwohl in der Zeichnung nicht klar dargestellt, vereinigen sich die vorstehend beschriebenen Strömungskanäle nicht miteinander.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901 ist ein Strömungsdurchgang zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4. Wie in 29 gezeigt, wird das Rohr, das der Abschnitt der Ansaugrohrleitung 14 ist, in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 pressgepasst. Das Kühlmittel, das dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt wird, wird in die Kompressionskammer 4a durch die niederstufenseitige Ansaugöffnung 911, d.h. das Durchgangsloch, eingeleitet, und dieses Kühlmittel wird in der Kompressionskammer 4a durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert.
Die Zwischendruckkammer 5 ist als Strömungsdurchgang ausgebildet, der wie in der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform zwischen der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a verbindet. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 4a komprimiert wird, wird in die Zwischendruckkammer 5 durch die niederstufenseitige Auslassöffnung 913, d.h. das Durchgangsloch, eingeleitet, und danach wird dieses Kühlmittel durch die hochstufenseitige Ansaugöffnung 921, d.h. das Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingeleitet. Danach wird das Kühlmittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 komprimiert.
Die hochstufenseitige Auslasskammer 924 ist ein Raum, der an dem stationären Element 230 als ein Raum ausgebildet ist, in den das aus der Kompressionskammer 6a abgegebene Kühlmittel eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 6a komprimiert wird, wird durch eine hochstufenseitige Auslassöffnung 923, d.h. ein Durchgangsloch, in die hochstufenseitige Auslasskammer 924 eingeleitet.
Der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 ist ein Strömungsdurchgang zum Auslassen des Kühlmittels der hochstufenseitigen Auslasskammer 924, d.h. des Kühlmittels nach dessen Kompression in der Kompressionskammer 6a in Richtung der Auslassrohrleitung 7. Das Rohr, das der Abschnitt der Auslassrohrleitung 7 ist, ist in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 pressgepasst.
Der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der dritten Einspritzrohrleitung 21 ist, wird in den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 geleitet wird, wird in die Kompressionskammer 4a durch die niederstufenseitige Einspritzöffnung 943, d.h. das Durchgangsloch, eingespritzt. In 29 ist die Anzeige eines Abschnitts des niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgangs 941 der Einfachheit halber weggelassen.
Der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 ist ein Strömungsdurchgang, der das Kühlmittel leitet, das in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der zweiten Einspritzrohrleitung 23 ist, ist in den Zwischeneinspritzdurchgang 951 pressgepasst. Das Kühlmittel, das den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 passiert hat, wird in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt.
Der hochstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 961 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der ersten Einspritzrohrleitung 25 ist, wird in den hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 961 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 961 geleitet wird, wird durch eine hochstufenseitige Einspritzöffnung 963, d.h. ein Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingespritzt. In 29 ist die Anzeige eines Abschnitts des hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgangs 961 der Einfachheit halber weggelassen.
Das Membranventil 72, das dem Membranventil 72 ähnlich ist, das mit Bezug auf 16 erörtert wurde, ist an der Stelle zwischen dem niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 und der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 angeordnet. Ein Membranventil 92, das dem mit Bezug auf 16 erörterten Membranventil 92 ähnlich ist, ist an der Stelle zwischen dem hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 961 und der hochstufenseitigen Einspritzöffnung 963 angeordnet. In den 28 und 29 ist der Einfachheit halber auf die Anzeige der Membranventile 72, 92 verzichtet.
Wie vorstehend erörtert, sind in dem mehrstufigen Kompressor 2D sowohl der niederstufenseitige Seitenkompressionsmechanismus 4 als auch der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 anstelle des Drehkompressionsmechanismus als den Schwingtypkompressionsmechanismus ausgebildet. Selbst bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Vorteile erzielt werden, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Eine sechste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 30 und 31 beschrieben. 30 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors 2E der sechsten Ausführungsform und 31 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXI-XXXI in 30. Der in 30 gezeigte Querschnitt soll ein Querschnitt sein, der jeweils durch den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 und den in 31 gezeigten hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 verläuft. Aus Gründen des besseren Verständnisses ist der Aufbau jedoch ein Abschnitt des Querschnitts von 30 in einer anderen Form angegeben, die sich von der tatsächlichen Form (z. B. einem Ort eines Flügels 370) unterscheidet.
Ähnlich wie bei dem mehrstufigen Kompressor 2, der in 5 gezeigt ist, ist der mehrstufige Kompressor 2E so eingerichtet, dass das Kühlmittel in jedes von der Zwischendruckkammer 5 und den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird. Wie in 30 gezeigt, umfasst der mehrstufige Kompressor 2E den Elektromotor 31, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6. Der Elektromotor 31 dient als Antriebsquelle der mehreren Kompressionsmechanismen. Der Aufbau des Elektromotors 31 ist derselbe wie der Aufbau des Elektromotors 31 der ersten Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 31 wird durch die Ausgangswelle 34 auf ein später beschriebenes Ringelement 320 übertragen, um den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 anzutreiben.
Jeder von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 ist in der vorliegenden Ausführungsform als ein Ringkompressionsmechanismus ausgebildet. Diese Kompressionsmechanismen werden durch stationäre Elemente 310, 330, 350 und das Ringelement 320 gebildet.
Jedes der stationären Elemente 310, 330, 350 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Elemente 310, 330, 350 sind nacheinander in der Auf-Ab-Richtung, auf der unteren Sete des Elektromotors 31 im Innenraum SP angeordnet. Ein zylindrischer Raum ist im Inneren des stationären Elements 330 ausgebildet. Ein Abschnitt des stationären Elements 350 bildet einen Vorsprung 351, der nach oben vorsteht. Eine Umwicklung 321 des Ringelements 320 und der Vorsprung 351 des stationären Elements 350 werden in dem Raum aufgenommen, der im Inneren des stationären Elements 330 ausgebildet ist.
Das Ringelement 320 ist in einer Weise angeordnet, die eine Drehung des Ringelements 320 in dem Raum ermöglicht, der im Inneren des feststehenden Elements 330 ausgebildet ist. Das Ringelement 320 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Position jeder von der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a, die als nächstes beschriebenen werden, schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren. Ein Drucklager 340 ist zwischen dem Ringelement 320 und dem feststehenden Element 310 angeordnet.
Wie in 31 gezeigt, sind die Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und die Kompressionskammer 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 im Inneren des stationären Elements 330 ausgebildet. Die Kompressionskammer 4a ist ein Raum, der zwischen einer inneren Umfangsfläche des stationären Elements 330 und der Umwicklung 321 des Ringelements 320 ausgebildet ist. Die Kompressionskammer 6a ist ein Raum, der zwischen dem Vorsprung 351 des stationären Elements 350 und der Umwicklung 321 des Ringelements 320 gebildet ist.
Ein Flügel 360 steht von einem Abschnitt der Innenumfangsfläche des stationären Elements 330 zu einer Außenumfangsfläche der Umwicklung 321 vor. Ein distaler Endteil des Flügels 360 wird durch eine Druckkraft einer Feder 361 gegen die Umwicklung 321 gedrückt. Daher kann sich das Kühlmittel in der Kompressionskammer 4a nicht über den Flügel 360 hinaus bewegen.
In ähnlicher Weise steht der Flügel 370 von einem Abschnitt einer Außenumfangsfläche des Vorsprungs 351 zu einer Innenumfangsfläche der Umwicklung 321 vor. Ein distaler Endteil des Flügels 370 wird durch eine Druckkraft einer Feder 371 gegen die Umwicklung 321 gedrückt. Daher kann sich das Kühlmittel in der Kompressionskammer 6a nicht über den Flügel 370 hinaus bewegen.
Wie in den 30 und 31 angegeben, sind der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901, die Zwischendruckkammer 5, die hochstufenseitige Auslasskammer 924, der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931, der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 und der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 an dem stationären Element 350 ausgebildet.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901 ist ein Strömungsdurchgang zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4. Wie in 31 gezeigt, wird das Rohr, das der Abschnitt der Ansaugrohrleitung 14 ist, in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 pressgepasst. Das Kühlmittel, das dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt wird, wird in die Kompressionskammer 4a durch die niederstufenseitige Ansaugöffnung 911, d.h. ein Durchgangsloch, eingeleitet, und dieses Kühlmittel wird in der Kompressionskammer 4a durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert.
Die Zwischendruckkammer 5 ist als Strömungsdurchgang ausgebildet, der wie in der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform zwischen der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a verbindet. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 4a komprimiert wird, wird in die Zwischendruckkammer 5 durch die niederstufenseitige Auslassöffnung 913, d.h. das Durchgangsloch, eingeleitet, und danach wird dieses Kühlmittel durch die hochstufenseitige Ansaugöffnung 921, d.h. das Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingeleitet. Danach wird das Kühlmittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 komprimiert.
Die hochstufenseitige Auslasskammer 924 ist an dem stationären Element 350 als ein Raum ausgebildet, in den das aus der Kompressionskammer 6a ausgestoßene Kühlmittel eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 6a komprimiert wird, wird durch eine hochstufenseitige Auslassöffnung 923, d.h. ein Durchgangsloch, in die hochstufenseitige Auslasskammer 924 eingeleitet.
Der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 ist ein Strömungsdurchgang zum Auslassen des Kühlmittels der hochstufenseitigen Auslasskammer 924, d.h. des Kühlmittels nach dessen Kompression in der Kompressionskammer 6a in Richtung auf die Auslassrohrleitung 7. Das Rohr, das der Abschnitt der Auslassrohrleitung 7 ist, ist in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 pressgepasst.
Der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der dritten Einspritzrohrleitung 21 ist, wird in den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 geleitet wird, wird durch die niederstufenseitige Einspritzöffnung 943, das heißt die Durchgangsöffnung, in die Kompressionskammer 4a eingespritzt. In 31 ist die Anzeige eines Abschnitts des niederstufenseitigen Einspritzströmungskanals 941 der Einfachheit halber weggelassen.
Der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 ist ein Strömungsdurchgang, der das Kühlmittel leitet, das in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der zweiten Einspritzrohrleitung 23 ist, ist in den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 pressgepasst. Das Kühlmittel, das den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 passiert hat, wird in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt.
Das Membranventil 72, das dem unter Bezugnahme auf 16 erörterten Membranventil 72 ähnlich ist, ist an der Stelle zwischen dem niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 und der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 angeordnet. In den 30 und 31 ist die Anzeige des Membranventils 72 der Einfachheit halber weggelassen.
Wie vorstehend erörtert, sind in dem mehrstufigen Kompressor 2E sowohl der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 als auch der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 als ein Ringkompressionsmechanismus anstelle des Drehkompressionsmechanismus ausgebildet. Selbst bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Vorteile erzielt werden, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Eine siebte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 32 bis 34 beschrieben. 32 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors 2F der siebten Ausführungsform, und 33 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXIII-XXXIII in 32. 34 wird später beschrieben.
Es wird angenommen, dass der in 32 gezeigte Querschnitt ein Querschnitt ist, der jeweils durch den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 und den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 verläuft, die in 34 gezeigt sind. Zum leichteren Verständnis des Aufbaus ist jedoch ein Abschnitt des Querschnitts von 32 in einer anderen als der tatsächlichen Form angegeben.
Ähnlich wie bei dem mehrstufigen Kompressor 2, der in 7 gezeigt ist, ist der mehrstufige Kompressor 2F so eingerichtet, dass das Kühlmittel jeweils in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt wird. Wie in 32 gezeigt, umfasst der mehrstufige Kompressor 2F den Elektromotor 31, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6. Der Elektromotor 31 dient als Antriebsquelle für die mehreren Kompressionsmechanismen. Der Aufbau des Elektromotors 31 ist derselbe wie der Aufbau des Elektromotors 31 der ersten Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 31 wird durch die Ausgangswelle 34 auf eine bewegliche Spirale 420 und ein später beschriebenes Ringelement 470 übertragen, um den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 anzutreiben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 als ein Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp ausgebildet und ist an der unteren Seite des Elektromotors 31 in dem Innenraum SP des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet. Der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist als Kompressionsmechanismus vom Ringtyp ausgebildet und ist an der Oberseite des Elektromotors 31 im Innenraum SP des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet.
Zunächst wird der Aufbau des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 beschrieben. Der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 wird durch stationäre Spiralen 410, 430, eine bewegliche Spirale 420 und eine Auslassplatte 440 gebildet.
Jede der stationären Spiralen 410, 430 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Spiralen 410, 430 liegen einander auf der unteren Seite des Elektromotors 31 in dem Innenraum SP gegenüber.
Die bewegliche Spirale 420 ist zwischen der stationären Spirale 410 und der stationären Spirale 430 auf eine Weise angeordnet, die eine Drehung der beweglichen Spirale 420 ermöglicht. Die bewegliche Spirale 420 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Stelle der Kompressionskammer 4a, die zwischen der stationären Spirale 430 und der beweglichen Spirale 420 ausgebildet ist, schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren. Die Kompressionskammer 4a ist ein Raum, der zwischen einer Spiralumwicklung 431 der stationären Spirale 430 und einer Spiralumwicklung 421 der beweglichen Spirale 420 gebildet ist. Ein spezifischer Aufbau der Kompressionskammer 4a und ihres umgebenden Teils ist ein Aufbau, der durch Ändern des in 23 gezeigten Spiralkompressionsmechanismus vom zweistufigen Kompressionsmechanismus zu einem Einzelkompressionsmechanismus implementiert wird. Aus diesem Grund wird auf eine detaillierte Darstellung und Erläuterung davon verzichtet.
Die Auslassplatte 440 ist ein Plattenelement, das an der Oberfläche einer unteren Seite (einer gegenüberliegenden Seite, die der beweglichen Spirale 420 gegenüberliegt) der stationären Spirale 430 durch eine Dichtung (nicht gezeigt) installiert ist. 34 ist eine Ansicht, die von einer unteren Seite aus betrachtet wird und die stationäre Spirale 430 angibt, von der die Auslassplatte 440 entfernt ist. Die Zwischendruckkammer 5 und eine niederstufenseitige Einspritzkammer 942, die später beschrieben wird, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich sowohl in der Auslassplatte 440 als auch in der stationären Spirale 430 erstrecken.
Wie in 32 und 34 gezeigt, sind an der stationären Spirale 430 ein niederdruckseitiger Ansaugströmungsdurchgang 901, die Zwischendruckkammer 5, der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 und die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 ausgebildet.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901 ist ein Strömungsdurchgang zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4. Wie in 32 gezeigt, ist das Rohr, das der Abschnitt der Ansaugrohrleitung 14 ist, in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 pressgepasst. Das Kühlmittel, das in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt wird, wird in die Kompressionskammer 4a eingespeist und wird durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert.
Die Zwischendruckkammer 5 ist als Strömungsdurchgang ausgebildet, der wie in der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform zwischen der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a verbindet. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 4a komprimiert wird, wird in die Zwischendruckkammer 5 durch die niederstufenseitige Auslassöffnung 913 in das Durchgangsloch eingeleitet. Wie in 32 gezeigt, ist ein Entlastungsventil 451 zwischen der niederstufenseitigen Auslassöffnung 913 und der Zwischendruckkammer 5 installiert. Das Entlastungsventil 451 ist so eingerichtet, dass es sich öffnet, wenn der Druck des Kühlmittels in der Kompressionskammer 4a gleich oder größer als dieser eine vorbestimmte Wert ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Überkompression an dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 zu vermeiden.
Das Kühlmittel, das die Zwischendruckkammer 5 erreicht hat, wird durch eine Verbindungsleitung 5c (teilweise nicht gezeigt) dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 zugeführt. 34 gibt einen Strömungsdurchgang 5b an, der das Kühlmittel von der Zwischendruckkammer 5 zum Verbindungsrohr 5c leitet. Ein Abschnitt, der in 34 mit einem Bezugszeichen 5a bezeichnet ist, ist eine Öffnung an dem seitlichen Endteil des Zwischendruckraums 5 des Strömungsdurchgangs 5b.
Der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 einzuspritzenden Kühlmittels. Das Rohr, das der Abschnitt der dritten Einspritzrohrleitung 21 ist, wird in den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 geleitet wird, wird in jede der niederstufenseitigen Einspritzkammern 942 eingeleitet.
Jede der niederstufenseitigen Einspritzkammern 942 ist ein Raum, der so ausgebildet ist, dass er sich sowohl in der Auslassplatte 440 als auch in der stationären Spirale 430 als ein Raum erstreckt, in den das Kühlmittel durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in die niederstufenseitige Einspritzkammer 942 eingeleitet wird, wird durch die niederstufenseitige Einspritzöffnung 943, d.h. das Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 4a eingespritzt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der niederstufenseitigen Einspritzkammern 942 zwei, und die Anzahl der niederstufenseitigen Einspritzöffnungen 943 beträgt zwei.
Jedes Membranventil 72 ist an der Stelle zwischen der entsprechenden niederstufenseitigen Einspritzkammer 942 und der niederstufenseitigen Einspritzöffnung 943 installiert. Der Aufbau des Membranventils 72 ist derselbe wie der Aufbau des Membranventils 72 der vierten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf 26 erörtert wurde. Durch Vorsehen des Membranventils 72 kann der Rückfluss des Kühlmittels von der Seite der Kompressionskammer 4a zur Seite der Einspritzkammer 942 hin begrenzt werden.
Als nächstes wird der Aufbau des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 beschrieben. Der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 wird durch stationäre Elemente 460, 490 und das Ringelement 470 gebildet.
Jedes der stationären Elemente 460, 490 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Elemente 460, 490 sind aufeinanderfolgend in der Auf-Ab-Richtung an der Oberseite des Elektromotors 31 im Innenraum SP angeordnet. Ein zylindrischer Raum ist in einem Inneren des stationären Elements 460 ausgebildet. Das Ringelement 470 ist in einem Raum aufgenommen, der im Inneren des stationären Elements 460 ausgebildet ist.
Das Ringelement 470 ist in einer Weise angeordnet, die eine Drehung des Ringelements 470 in dem Raum ermöglicht, der im Inneren des stationären Elements 460 ausgebildet ist. Das Ringelement 470 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Stelle der Kompressionskammer 6a, die zwischen einer Innenumfangsfläche des stationären Elements 460 und einer Außenumfangsoberfläche des Ringelements 470 ausgebildet ist, schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren.
Ein Flügel 480 ragt von einem Abschnitt der Innenumfangsfläche des stationären Elements 460 in Richtung der Außenumfangsfläche des Ringelements 470 vor. Ein distales Ende des Flügels 480 wird durch eine Druckkraft einer Feder 481 gegen das Ringelement 470 gedrückt. Daher kann sich das Kühlmittel in der Kompressionskammer 6a nicht über den Flügel 480 hinaus bewegen.
Wie in den 32 und 33 gezeigt, sind ein hochstufenseitiger Ansaugströmungsdurchgang 5d, der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 und der hochstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 961 an dem stationären Element 490 ausgebildet.
Der hochstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 5d ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 dem Verbindungsrohr 5c, der Kompressionskammer 6a zugeführt wird. Das Kühlmittel, das durch den hochstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 5d geleitet wird, wird durch die hochstufenseitige Ansaugöffnung 921, das heißt das Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingeleitet. Danach wird das Kühlmittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 komprimiert. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 6a komprimiert wird, wird durch eine hochstufenseitige Auslassöffnung 923, d.h. ein Durchgangsloch, in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 eingeleitet.
Der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 ist der Strömungsdurchgang zum Abgeben des Kühlmittels nach dessen Kompression in der Kompressionskammer 6a in Richtung der Auslassrohrleitung 7. Das Rohr, das der Abschnitt der Auslassrohrleitung 7 ist, wird in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 pressgepasst.
Der hochstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 961 ist ein Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der ersten Einspritzrohrleitung 25 ist, wird in den hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 961 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 961 geleitet wird, wird durch eine hochstufenseitige Einspritzöffnung 963, d.h. ein Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingespritzt. In 33 ist ein Abschnitt des hochstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgangs 961 weggelassen.
Wie vorstehend erörtert, ist in dem mehrstufigen Kompressor 2F der niederdruckseitige Kompressionsmechanismus 4 als Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp ausgebildet, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist als Kompressionsmechanismus vom Ringtyp ausgebildet. Ferner ist der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 an der unteren Seite des Elektromotors 31 (d.h. einer Seite der Antriebskrafterzeugungseinrichtung) angeordnet, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist an der Oberseite des Elektromotors 31 (d.h. der anderen Seite der Antriebskrafterzeugungseinrichtung) angeordnet. Selbst bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Vorteile erzielt werden, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Eine achte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 35 und 36 beschrieben. 35 ist eine Längsschnittansicht eines mehrstufigen Kompressors 2G der achten Ausführungsform, und 36 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXVI-XXXVI in 35. Der Querschnitt entlang der Linie XXXVI-XXXVI ist nicht als ein vollständig ebener Querschnitt ausgebildet, der in 35 gezeigt ist. Insbesondere ist ein Innenseitenabschnitt des Querschnitts entlang der Linie XXXVI-XXXVI ein Querschnitt in einer niedrigen Position und ein Außenseitenabschnitt des Querschnitts entlang der Linie XXXVI-XXXVI ist ein Querschnitt in einer hohen Position. In 36 ist eine Grenze zwischen dem Querschnitt in der unteren Position und dem Querschnitt in der hohen Position durch eine gekrümmte Linie angegeben, die durch ein Bezugszeichen BL angegeben ist.
Ähnlich wie bei dem in 5 gezeigten mehrstufigen Kompressor 2, ist der mehrstufige Kompressor 2G so eingerichtet, dass das Kühlmittel jeweils in die Zwischendruckkammer 5 und den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt wird. Wie in 35 gezeigt, umfasst der mehrstufige Kompressor 2G den Elektromotor 31, den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6. Der Elektromotor 31 dient als Antriebsquelle für die mehreren Kompressionsmechanismen. Der Aufbau des Elektromotors 31 ist derselbe wie der Aufbau des Elektromotors 31 der ersten Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 31 wird durch die Ausgangswelle 34 zu einem später beschriebenen beweglichen Element 520 übertragen, um den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 anzutreiben.
Der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform als ein Kompressionsmechanismus vom Ringtyp ausgebildet. Ferner ist der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 in der vorliegenden Ausführungsform als ein Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp ausgebildet. Diese Kompressionsmechanismen werden durch stationäre Elemente 510, 530, die Auslassplatte 540 und das bewegliche Element 520 gebildet.
Jedes der stationären Elemente 510, 530 ist ein Element, das an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und die stationären Elemente 510, 530 liegen an der unteren Seite des Elektromotors 31 im Innenraum SP einander gegenüber. Eine Ausnehmung, die zur unteren Sete hin ausgespart ist, ist an einer oberen Oberfläche des stationären Elements 530 ausgebildet, und ein Abschnitt des beweglichen Elements 520 ist in dieser Aussparung aufgenommen.
Die Auslassplatte 540 ist ein Plattenelement, das an einer unteren Seite (einer gegenüberliegenden Seite, die dem beweglichen Element 520 gegenüberliegt) des stationären Elements 530 durch eine Dichtung (nicht gezeigt) installiert ist. Die Zwischendruckkammer 5 und eine hochstufenseitige Auslasskammer 924, die später beschrieben werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich sowohl in der Auslassplatte 540 als auch im stationären Element 530 erstrecken.
Das bewegliche Element 520 ist in einer Weise angeordnet, die eine Drehung des beweglichen Elements 520 in der vorstehend beschriebenen Aussparung des beweglichen Elements 520 ermöglicht. Das bewegliche Element 520 wird durch die Kraft gedreht, die von der Ausgangswelle 34 aufgenommen wird, wenn der Elektromotor 31 betrieben wird. Auf diese Weise werden ein Volumen und eine Position jeder der als nächstes beschriebenen Kompressionskammer 4a und Kompressionskammer 6a schrittweise geändert, um das Kühlmittel zu komprimieren. Das Drucklager 340 ist zwischen dem beweglichen Element 520 und dem stationären Element 510 angeordnet.
Vier Drehbegrenzungsvorsprünge 570, die nach oben vorstehen, sind an einer oberen Oberfläche des stationären Elements 510 ausgebildet. Ausnehmungen 571, die nach oben hin ausgespart sind, sind jeweils an gegenüberliegenden Teilen einer unteren Oberfläche des beweglichen Elements 520 ausgebildet, die den Drehbegrenzungsvorsprüngen 570 gegenüberliegen und die Drehbegrenzungsvorsprünge 570 sind jeweils in den Ausnehmungen 571 aufgenommen. Ein Innendurchmesser jeder der Ausnehmungen 571 ist größer als ein Außendurchmesser jedes der Drehbegrenzungsvorsprünge 570. Dadurch wird die Drehung des beweglichen Elements 520 ermöglicht, während die Drehung des beweglichen Elements 520 begrenzt wird.
Das bewegliche Element 520 umfasst: eine kreisförmige Platte 521, die in einer im Wesentlichen kreisförmigen Plattenform eingerichtet ist; und eine Umwicklung 522, die von einer unteren Oberfläche der kreisförmigen Platte 521 nach unten vorsteht. Ein Raum, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche der kreisförmigen Platte 521 und einer inneren Umfangsfläche der an dem stationären Element 530 ausgebildeten Ausnehmung gebildet ist, bildet die Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 der vorliegenden Ausführungsform.
Eine nach oben ragende Umwicklung 531 ist an einer Bodenfläche der an dem stationären Element 530 ausgebildeten Ausnehmung ausgebildet. Ein Raum, der zwischen der Umwicklung 522 des beweglichen Elements 520 und der Umwicklung 531 des stationären Elements 530 ausgebildet ist, bildet die Kompressionskammer 6a des hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 35 gezeigt, ist die Ausnehmung, die an dem stationären Element 530 ausgebildet ist, stufenförmig geformt, wobei ein Mittelteil der Ausnehmung weiter nach unten ausgespart ist. Daher sind die Kompressionskammer 4a und die Kompressionskammer 6a nicht direkt miteinander verbunden und durch einen Kontaktabschnitt voneinander getrennt, an dem die kreisförmige Platte 521 des stationären Elements 530 und das bewegliche Element 520 miteinander in Kontakt stehen.
Ein Flügel 560 steht von einem Abschnitt der Innenumfangsfläche des stationären Elements 530 zur Außenumfangsfläche der kreisförmigen Platte 521 hin vor. Ein distaler Endteil des Flügels 560 wird durch eine Druckkraft einer Feder 561 gegen die kreisförmige Platte 521 gedrückt. Daher kann sich das Kühlmittel in der Kompressionskammer 4a nicht über den Flügel 560 hinaus bewegen.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901, die Zwischendruckkammer 5, die hochstufenseitige Auslasskammer 924, der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931, der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 (nicht gezeigt) und der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 sind an einem unteren Seitenabschnitt des stationären Elements 530 ausgebildet.
Der niederstufenseitige Ansaugströmungsdurchgang 901 ist ein Strömungsdurchgang zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kompressionskammer 4a des niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4. Obwohl das Rohr, das der Abschnitt der Ansaugrohrleitung ist, in den niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 pressgepasst ist, ist dieses Rohr in 36 der Einfachheit halber weggelassen. Das Kühlmittel, das dem niederstufenseitigen Ansaugströmungsdurchgang 901 zugeführt wird, wird in die Kompressionskammer 4a eingeleitet und durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 komprimiert.
Die Zwischendruckkammer 5 ist als Strömungsdurchgang ausgebildet, der wie in der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform zwischen der Kompressionskammer 4a und der Kompressionskammer 6a verbindet. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 4a komprimiert wird, wird in die Zwischendruckkammer 5 durch die niederstufenseitige Auslassöffnung 913, d.h. das Durchgangsloch, eingeleitet, und danach wird dieses Kühlmittel durch die hochstufenseitige Ansaugöffnung 921, d.h. das Durchgangsloch, in die Kompressionskammer 6a eingeleitet. Danach wird das Kühlmittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 komprimiert.
Die hochstufenseitige Auslasskammer 924 ist ein Raum, der so ausgebildet ist, dass er sich sowohl in der Auslassplatte 540 als auch im stationären Element 530 als ein Raum erstreckt, in den das aus der Kompressionskammer 6a abgegebene Kühlmittel eingeleitet wird. Das Kühlmittel, das in der Kompressionskammer 6a komprimiert wird, wird durch eine hochstufenseitige Auslassöffnung 923, d.h. ein Durchgangsloch, in die hochstufenseitige Auslasskammer 924 eingeleitet.
Ein Entlastungsventil 88 ist an einer Stelle zwischen der hochstufenseitigen Auslassöffnung 923 und der hochstufenseitigen Auslasskammer 924 installiert. Das Entlastungsventil 88 ist ein Ventil, das zum Öffnen eingerichtet ist, wenn der Druck des Kühlmittels in der Kompressionskammer 6a gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. Durch das Vorsehen des Entlastungsventils 88 sind die Überverdichtung am hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 und der Rückfluss des Kühlmittels aus der hochstufenseitigen Auslasskammer 924 in Richtung der Verdichtungskammer 6a begrenzt.
Der hochstufenseitige Auslassströmungsdurchgang 931 ist ein Strömungsdurchgang zum Auslassen des Kühlmittels der hochstufenseitigen Auslasskammer 924, d.h. des Kühlmittels nach dessen Kompression in der Kompressionskammer 6a in Richtung der Auslassrohrleitung 7. Obwohl das Rohr, das der Abschnitt der Auslassrohrleitung 7 ist, in den hochstufenseitigen Auslassströmungsdurchgang 931 pressgepasst ist, ist dieses Rohr in 35 der Einfachheit halber weggelassen.
Der niederstufenseitige Einspritzströmungsdurchgang 941 (nicht gezeigt) ist der Strömungsdurchgang zum Leiten des Kühlmittels, das in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der dritten Einspritzrohrleitung 21 ist, wird in den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den niederstufenseitigen Einspritzströmungsdurchgang 941 geleitet wird, wird durch die niederdruckseitige Einspritzöffnung 943 in die Kompressionskammer 4a (siehe 36), d.h. das Durchgangsloch, eingespritzt.
Der Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 ist ein Strömungsdurchgang, der das Kühlmittel leitet, das in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt werden soll. Das Rohr, das der Abschnitt der zweiten Einspritzrohrleitung 23 ist, wird in den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 pressgepasst. Das Kühlmittel, das durch den Zwischeneinspritzströmungsdurchgang 951 passiert hat, wird in die Zwischendruckkammer 5 eingespritzt.
Wie vorstehend erörtert, ist in dem mehrstufigen Kompressor 2G der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 als Kompressionsmechanismus vom Ringtyp ausgebildet, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 ist als Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp ausgebildet. Ferner sind der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 durch die gemeinsamen Komponenten (z. B. das bewegliche Element 520 und das stationäre Element 530) gebildet. Selbst bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Vorteile erzielt werden, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Wie in den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen können die verschiedenen Typen von Kompressionsmechanismen als der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus 4 und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus 6 verwendet werden. Neben den vorstehend beschriebenen Beispielen ist es möglich, einen anderen Typ eines Kompressionsmechanismus zu verwenden, beispielsweise einen Kompressionsmechanismus vom hin- und her-beweglichen Typ, der sich von den rotierenden Typen unterscheidet.
In der vorstehenden Erörterung wird der zweistufige Verdichter, der den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus 4 und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus 6 umfasst, als das Beispiel des mehrstufigen Kompressors 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G beschrieben. Alternativ kann ein mehrstufiger Kompressor verwendet werden, der drei oder mehr Stufen aufweist.
Die Ausführungsformen wurden unter Bezugnahme auf die spezifischen Beispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht notwendigerweise auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Konstruktionsmodifikationen dieser spezifischen Beispiele, die von einem Fachmann modifiziert werden, sollten in den Umfang der vorliegenden Offenbarung einbezogen sein, solange das Merkmal (die Merkmale) der vorliegenden Offenbarung in den Modifikationen enthalten ist (sind). Jedes der Elemente der vorstehenden spezifischen Beispiele, deren Positionen, Bedingungen und/oder deren Formen sind nicht notwendigerweise auf die vorstehend beispielhaft genannten beschränkt und können in geeigneter Weise modifiziert werden. Kombinationen der Elemente der vorstehenden spezifischen Beispiele können geändert werden, solange es keine technischen Unstimmigkeiten gibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016130718 [0001]
JP 2017105658 [0001]
JP 4949817 B2 [0004]

Claims

Mehrstufiger Kompressor (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G), umfassend: ein hermetisches Gehäuse (3); mehrere Kompressionsmechanismen, die in einem Inneren des hermetischen Gehäuses aufgenommen sind und zumindest zweistufige Kompressionsmechanismen umfassen, während die zumindest zweistufigen Kompressionsmechanismen umfassen: einen niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus (4), der eingerichtet ist, um Kühlmittel aus einem Kühlkreislauf (1, 1A) abzuziehen; und einen hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus (6), der eingerichtet ist, um das Kühlmittel einzuziehen und zu komprimieren, das durch den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus komprimiert wird, wobei der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus so eingerichtet ist, dass er mit dem aus dem Kühlkreislauf entnommenen Kühlmittel eingespritzt wird.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 1, umfassend eine Zwischendruckkammer (5), die getrennt von einem Ansaugdruckinnenraum ausgebildet ist, der den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus an der Innenseite des hermetischen Gehäuses aufnimmt und mit dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus verbunden ist, wobei die Zwischendruckkammer so eingerichtet ist, dass sie eine Strömung des Kühlmittels, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus abgegeben wird und in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus eingezogen werden soll, durch die Zwischendruckkammer ermöglicht.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 1, der einen Zwischendruckinnenraum (SP) umfasst, der so eingerichtet ist, dass er eine Strömung des Kühlmittels ermöglicht, das von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus abgegeben wird und in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus durch den Zwischendruckinnenraum im Inneren des hermetischen Gehäuses eingezogen werden soll, wobei der Zwischendruckinnenraum so eingerichtet ist, dass er mit dem Kühlmittel eingespritzt wird, das aus dem Kühlkreislauf entnommen wird.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 2, wobei die Zwischendruckkammer so eingerichtet ist, dass sie mit dem Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf entnommen wird, an der Innenseite des hermetischen Gehäuses eingespritzt wird.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus so eingerichtet ist, dass er mit dem Kühlmittel eingespritzt wird, das aus dem Kühlkreislauf entnommen wird.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem jeder der mehreren Kompressionsmechanismen, in die das Kühlmittel eingespritzt wird, mit einem Rückschlagventil (72, 92) versehen ist, das dazu eingerichtet ist, den Rückfluss des Kühlmittels in eine Einspritzrohrleitung (21, 25), die zum Einspritzen des Kühlmittels in eines der mehreren Kompressionsmechanismen eingerichtet ist, zu begrenzen.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 6, wobei das Rückschlagventil in einem der mehreren Kompressionsmechanismen im Inneren des einen der mehreren Kompressionsmechanismen angeordnet ist.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest einer der mehreren Kompressionsmechanismen ein Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp ist.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 8, wobei der Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp eine Kompressionskammer (4a, 6a) an einer Seite einer Basisplatte des Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp aufweist.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 8, wobei der Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp die Kompressionskammer an jeder von zwei gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte aufweist.
Mehrstufiger Kompressor nach Anspruch 8, der eine Antriebskrafterzeugungseinrichtung (31) umfasst, die im Inneren des hermetischen Gehäuses aufgenommen ist und als eine Antriebsquelle für die mehreren Kompressionsmechanismen dient, wobei der niederstufenseitige Kompressionsmechanismus in dem hermetischen Gehäuse auf einer Seite der Antriebskrafterzeugungseinrichtung angeordnet ist, und der hochstufenseitige Kompressionsmechanismus auf einer anderen Seite der Antriebskrafterzeugungseinrichtung angeordnet ist.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, der ein Entlastungsventil (68, 88) umfasst, das für den Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp vorgesehen ist.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Anzahl von Spiralwindungen einer Umwicklung des Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp kleiner oder gleich als Eins ist.
Mehrstufiger Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Kühlmittel Kohlendioxid ist.