JP2009030484A - 多段圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 高段側圧縮機構での液圧縮を確実に防止するとともに、インジェクション冷媒が過熱されることによる圧縮効率の低下およびインジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止することができる多段圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】 インジェクション回路４０を複数回路に分岐し、その第１回路４１を電動モータ５に対して高段側圧縮機構４と同じ側の密閉ハウジング２内空間に連通接続するとともに、第２回路４２を電動モータ５を挟んで高段側圧縮機構４と反対側の密閉ハウジング２内空間に連通接続し、第１回路４１および第２回路４２に、インジェクション冷媒の乾き度に応じてインジェクション回路４０を第１回路４１または第２回路４２のいずれかに切り替える切替え機構４３を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、密閉ハウジング内に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とが設けられる多段圧縮機に関するものである。

空調装置に適用される多段圧縮機としては、従来から様々なものが提案されている。その１つとして、密閉ハウジング内の中央部に設置されている電動モータの下方部に低段側ロータリ圧縮機構を設置し、その圧縮ガスを密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧ガスを電動モータの上方部に設置されている高段側スクロール圧縮機構に吸入して、２段圧縮する多段圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、密閉ハウジング内に、電動モータと、低段側ロータリ圧縮機構および高段側ロータリ圧縮機構とを設置し、低段側ロータリ圧縮機構で圧縮された中間圧ガスを、密閉ハウジング内に設けられた第２密閉室に吐出するとともに、この第２密閉室に冷媒回路側から抽出された中間圧ガスをインジェクションし、この中間圧のインジェクションガスと、低段側ロータリ圧縮機構で圧縮された中間圧ガスとを混合して高段側ロータリ圧縮機構により吸入し、２段圧縮する多段圧縮機が特許文献２により提案されている。

これら特許文献１および２に記載された多段圧縮機では、密閉ハウジング内を中間圧室とするか、あるいは密閉ハウジング内の一部を区画して中間圧室を形成し、その中間圧室内に低段側圧縮機構で圧縮された中間圧の冷媒を吐出するとともに、冷媒回路から抽出された中間圧の冷媒をインジェクションする構成としている。そして、この中間圧冷媒を高段側圧縮機構により吸入して、２段圧縮するようにしている。

特開平５−８７０７４号公報 特開２０００−５４９７５号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に記載された多段圧縮機においては、密閉ハウジング内の中間圧室にインジェクションされた冷媒の乾き度が小さい場合に、高段側圧縮機構に液冷媒が吸い込まれ、液圧縮を発生するおそれがある。また、インジェクションの位置によっては、インジェクション冷媒が電動モータにより過熱されたり、あるいは高段側圧縮機構に吸入されるまでの間に圧損を生じたりするため、高段側圧縮機構の吸入効率低下により圧縮効率の低下を来たすおそれがある。また、密閉ハウジングの内周面を伝って上方から流下してくる潤滑油がインジェクションされる冷媒により巻き上げられ、冷媒と共に圧縮機から吐出されて油循環率を増加させる等の問題を有する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インジェクション機構を採用した多段圧縮機において、高段側圧縮機構での液圧縮を確実に防止するとともに、インジェクション冷媒が過熱されることによる圧縮効率の低下およびインジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止することができる多段圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の多段圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる多段圧縮機は、密閉ハウジング内に、電動モータにより駆動される低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを設け、前記低段側圧縮機構で圧縮された中間圧冷媒ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧冷媒ガスを前記高段側圧縮機構により吸入して２段圧縮するとともに、前記密閉ハウジング内に、冷媒回路から抽出した中間圧冷媒をインジェクションするインジェクション回路を設けた多段圧縮機において、前記インジェクション回路を複数回路に分岐し、その第１回路を前記電動モータに対して前記高段側圧縮機構と同じ側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続するとともに、第２回路を前記電動モータを挟んで前記高段側圧縮機構と反対側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第１回路および前記第２回路に、前記インジェクション冷媒の乾き度に応じてインジェクション回路を前記第１回路または前記第２回路のいずれかに切り替える切替え機構を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、インジェクションする冷媒の乾き度に応じてインジェクション回路を切替え機構により第１回路または第２回路のいずれかに切り替え、密閉ハウジング内にインジェクションする冷媒を高段側圧縮機構と同じ側の密閉ハウジング内空間または電動モータを挟んで高段側圧縮機構と反対側の密閉ハウジング内空間のいずれかにインジェクションすることができる。このため、例えば起動時や急激な圧力変動時（過渡時）等のように、インジェクション冷媒の乾き度が小さくなり、高段側圧縮機構で液圧縮が生じる可能性がある場合には、インジェクション冷媒を、電動モータを挟んで高段側圧縮機構と反対側の密閉ハウジング内空間に第２回路を介してインジェクションすることにより、電動モータの発熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。これにより、高段側圧縮機構での液圧縮を防止することができるとともに、電動モータを冷媒により冷却し、モータ効率を向上させることができる。また、インジェクション冷媒の乾き度が大きい場合には、インジェクション冷媒を、高段側圧縮機構と同じ側の密閉ハウジング内空間に第１回路を介してインジェクションすることにより、インジェクション冷媒をそのまま高段側圧縮機構に吸入させることができる。これによって、インジェクション冷媒の電動モータによる過熱を抑制し、高段側圧縮機構の吸入効率低下を防止して圧縮効率を高めることができるとともに、インジェクション冷媒による密閉ハウジング内に封入されている潤滑油の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上記の多段圧縮機において、前記切替え機構は、前記乾き度が設定値以上のとき、前記インジェクション回路を前記第１回路に切り替え、前記乾き度が設定値以下のとき、前記インジェクション回路を前記第２回路に切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、切替え機構によりインジェクション冷媒の乾き度が設定値以上のときは、インジェクション回路を第１回路に切り替え、インジェクション冷媒を、電動モータに対して高段側圧縮機構と同じ側の密閉ハウジング内空間にインジェクションし、そのまま高段側圧縮機構に吸入させることができる。また、乾き度が設定値以下のときは、インジェクション回路を第２回路に切り替え、インジェクション冷媒を、電動モータを挟んで高段側圧縮機構と反対側の密閉ハウジング内空間にインジェクションし、電動モータの発熱により冷媒を蒸発ガス化させた後、高段側圧縮機構に吸入させることができる。このため、インジェクション冷媒の乾き度が大きく、液圧縮の心配がない場合には、インジェクション冷媒の電動モータによる過熱を抑制し、圧縮効率を向上させることができるとともに、インジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。一方、インジェクション冷媒の乾き度が小さく、液圧縮が懸念される場合にあっては、液圧縮の発生を確実に防止することができるとともに、電動モータを冷却してモータ効率を向上させることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上述のいずれかの多段圧縮機において、前記密閉ハウジング内の略中央部に前記電動モータを配置し、該電動モータを挟んで下方側に前記低段側圧縮機構を構成するロータリ圧縮機構、上方側に前記高段側圧縮機構を構成するスクロール圧縮機構を各々配置するとともに、前記第１回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第２回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする。

本発明によれば、低段側をロータリ圧縮機構、高段側をスクロール圧縮機構とし、高段側圧縮機構を高差圧時の圧縮漏れがロータリ圧縮機構に比べて小さいスクロール圧縮機構としているため、高段側圧縮機構の圧縮効率を高め、多段圧縮機の性能を可及的に向上させることができる。加えて、インジェクション回路の第１回路を電動モータの上方側で密閉ハウジング内空間に連通接続し、第２回路を電動モータの下方側で密閉ハウジング内空間に連通接続しているため、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以上の場合には、インジェクション冷媒の電動モータによる過熱を抑制し、圧縮効率を向上させることができるとともに、インジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。また、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以下の場合には、液圧縮の発生を確実に防止することができるとともに、電動モータを冷却してモータ効率を向上させることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上述のいずれかの多段圧縮機において、前記密閉ハウジング内の上方部に前記電動モータを配置し、該電動モータの下方側に前記低段側圧縮機構を構成する低段側ロータリ圧縮機構および前記高段側圧縮機構を構成する高段側ロータリ圧縮機構を各々配置するとともに、前記第１回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第２回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする。

本発明によれば、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構を共にロータリ圧縮機構により構成し、それらを中間圧雰囲気とされた密閉ハウジング内の電動モータの下方側に配置した構成としているため、各圧縮機構と密閉ハウジング内との圧力差を小さくして内部漏れを抑制することができるとともに、圧縮機の上下方向寸法を小さくしてコンパクト化することができる。加えて、インジェクション回路の第１回路を電動モータの下方側で密閉ハウジング内空間に連通接続し、第２回路を電動モータの上方側で密閉ハウジング内空間に連通接続しているため、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以上の場には、インジェクション冷媒の電動モータによる過熱を抑制し、圧縮効率を向上させることができるとともに、インジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。また、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以下の場合には、液圧縮の発生を確実に防止することができるとともに、電動モータを冷却してモータ効率を向上させることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上述のいずれかの多段圧縮機において、前記第１回路および前記第２回路のうち、前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続されている方の回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記密閉ハウジングの内周面よりも中心側に突出させて設けたことを特徴とする。

本発明によれば、電動モータの下方側で密閉ハウジング内空間に連通接続されている第１回路または第２回路のいずれかの密閉ハウジング内への開口部が、密閉ハウジングの内周面よりも中心側に突出されているため、密閉ハウジングの内周面を伝って上方から流下してくる潤滑油のインジェクション冷媒による巻き上げを防止することができる。これにより、油循環率を抑制し、システム効率を高めることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上記の多段圧縮機において、前記開口部の突出量を、前記電動モータのステータ外周に設けられているステータカットの半径方向幅よりも大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、開口部の突出量が電動モータのステータ外周に設けられているステータカットの半径方向幅よりも大きくされているため、密閉ハウジングの内周面を伝い、ステータカット部を通して下方に流下される潤滑油のインジェクション冷媒による巻き上げを確実に防止しつつ、冷媒をインジェクションすることができる。従って、油循環率を効果的に抑制し、システム効率を高めることができる。

さらに、本発明の多段圧縮機は、上述のいずれかの多段圧縮機において、前記第１回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記高段側圧縮機構の吸入口近傍に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、第１回路の密閉ハウジング内への開口部を高段側圧縮機構の吸入口近傍に設けているため、インジェクションされた冷媒の密閉ハウジング内での過熱および圧損を最小限に抑え、高段側圧縮機構に吸入させることができる。従って、高段側圧縮機構の吸入効率低下を防止し、圧縮効率を高めることができる。

本発明によると、高段側圧縮機構での液圧縮を防止することができるとともに、電動モータを冷媒により冷却し、モータ効率を向上させることができる。また、インジェクション冷媒の電動モータによる過熱を抑制し、高段側圧縮機構の吸入効率低下を防止して圧縮効率を高めることができる。また、インジェクション冷媒による潤滑油の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態にかかる多段圧縮機１の縦断面図が示されている。この多段圧縮機１は、密閉ハウジング２内の下方部に低段側圧縮機構３が設置され、上方部に高段側圧縮機構４が設置された構成とされている。密閉ハウジング２の中央部には、ステータ６とロータ７とからなる電動モータ５が設けられ、そのロータ７には、クランク軸８が一体的に結合されている。クランク軸８の下端部は、低段側圧縮機構３用のクランク軸８Ａとされ、上端部は、高段側圧縮機構４用のクランク軸８Ｂとされている。

密閉ハウジング２の底部には、潤滑油９が所定量封入されている。この潤滑油９は、クランク軸８の下端部に設けられている図示省略の給油ポンプによって吸い上げられ、クランク軸８にその軸線方向に沿って穿設されている図示省略の給油孔を経て、低段側圧縮機構３および高段側圧縮機構４の所要潤滑箇所に給油されるようになっている。

低段側圧縮機構３は、ロータリ圧縮機構によって構成される。この低段側ロータリ圧縮機構３は、シリンダ室１１を備え、密閉ハウジング２に固定設置されるシリンダ本体１０と、シリンダ本体１０の上下に設置される上部軸受１２および下部軸受１３と、クランク軸８Ａのクランク部８Ｃに嵌合され、シリンダ室１１内を回動されるロータ１４と、吐出キャビティ１５を形成する吐出カバー１６と、図示省略のブレードおよびブレード押えバネ等とから構成される一般的なロータリ圧縮機構であってよい。

上記の低段側ロータリ圧縮機構３において、図示省略のアキュームレータに接続されている吸入管１７を介してシリンダ室１１に吸入された冷媒ガスは、ロータ１４の回動によって中間圧まで圧縮された後、吐出キャビティ１５内に吐出され、さらに吐出カバー１６に設けられている吐出口を経て密閉ハウジング２内に吐出されるようになっている。密閉ハウジング２内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、電動モータ５のエアギャップやステータ６の外周数箇所に設けられているステータカット１８等を通って密閉ハウジング２の上部空間に流動し、高段側圧縮機構４に吸入されることになる。

高段側圧縮機構４は、スクロール圧縮機構により構成される。この高段側スクロール圧縮機構４は、クランク軸８Ｂを支持する滑り軸受２１を備え、密閉ハウジング２に固定設置されるフレーム部材２０と、該フレーム部材２０上に支持され、互いに位相をずらして噛み合わせることにより一対の圧縮室２４を形成する固定スクロール２２および旋回スクロール２３と、該旋回スクロール２３とクランク軸８Ｂの軸端に設けられるクランクピン８Ｄとを結合し、旋回スクロール２３を旋回駆動する旋回ボス部２５と、旋回スクロール２３とフレーム部材２０間に設けられ、旋回スクロール２３をその自転を阻止しつつ公転旋回させる図示省略の自転阻止機構と、固定スクロール２２の背面に設けられる吐出弁２６と、固定スクロール２２の背面に固定設置され、固定スクロール２２との間に吐出チャンバ２７を形成する吐出カバー２８等とから構成される一般的なスクロール圧縮機構であってよい。

上記高段側スクロール圧縮機構４において、吐出チャンバ２７には、吐出管２９が接続され、２段圧縮により高温高圧に圧縮された冷媒ガスを圧縮機外部に導くように構成されている。高段側スクロール圧縮機構４には、低段側ロータリ圧縮機構３によって中間圧まで圧縮され、密閉ハウジング２内に吐き出された中間圧の冷媒ガスおよび後述するインジェクション回路４０を介して、密閉ハウジング２内にインジェクションされた中間圧の冷媒が、密閉ハウジング２内で混合された後、吸入口３０を経て一対の圧縮室２４に吸入されるようになっている。

一対の圧縮室２４は、旋回スクロール２３が公転旋回駆動されることにより、漸次容積が減少されつつ中心側へと移動され、合流して１つの圧縮室２４とされる。この間、冷媒ガスは、中間圧から高圧（吐出圧力）まで圧縮され、固定スクロール２２の中心部から吐出弁２６を経て吐出チャンバ２７内に吐き出される。この高温高圧の冷媒ガスは、吐出管２９により多段圧縮機１の外部へと導かれることになる。なお、高段側スクロール圧縮機構４のフレーム部材２０には、低段側ロータリ圧縮機構３で圧縮された中間圧の冷媒を吸入口３０に導く冷媒通路３１が設けられるとともに、高段側スクロール圧縮機構４を潤滑した後の潤滑油９を密閉ハウジング２の底部に戻す油戻し孔３２が設けられている。

また、上記多段圧縮機１には、冷媒回路側から抽出された中間圧の冷媒（ガス冷媒または液冷媒）を中間圧の密閉ハウジング２内にインジェクションするインジェクション回路４０が接続される。インジェクション回路４０は、圧縮機近傍で第１回路４１と第２回路４２との２つ回路に分岐されている。分岐された一方の第１回路４１は、電動モータ５に対して高段側スクロール圧縮機構４が設置されている側の密閉ハウジング２内空間、すなわち電動モータ５よりも上方側の密閉ハウジング２内空間に連通接続されている。

上記第１回路４１は、望ましくは高段側スクロール圧縮機構４の吸入口３０近傍もしくはその上方位置において、密閉ハウジング２に接続される。つまり、第１回路４１の密閉ハウジング２内への開口部４１Ａの全部または一部が、密閉ハウジング２の周方向位置および／または軸方向位置において吸入口３０に対向されるか、もしくはその上方に位置されるように密閉ハウジング２に接続されている。

一方、分岐された他方の第２回路４２は、電動モータ５を挟んで高段側スクロール圧縮機構４が設置されている側とは反対側の密閉ハウジング２内空間、すなわち電動モータ５よりも下方側の密閉ハウジング２内空間に連通接続されている。この第２回路４２は、密閉ハウジング２内への開口部４２Ａが、密閉ハウジング２の内周面よりも中心側に突出されるように接続されており、その突出量Ｌは、電動モータ５のステータ６外周に設けられているステータカット１８の半径方向幅よりも大きくされている。なお、第１回路４１および第２回路４２の周方向接続位置は、油戻し孔３２の位置から可能な限り離れていることが望ましい。

また、第１回路４１および第２回路４２の分岐部には、インジェクション回路４０を第１回路４１または第２回路４２のいずれかに切り替える切替え弁（切替え機構）４３が設けられている。この切替え弁４３は、乾き度検知手段４４により検知されるインジェクション冷媒の乾き度を応じて切り替えられるものであって、冷媒の乾き度が設定値よりも大きい定常時には第１回路４１側に接続されており、冷媒の乾き度が設定値以下になったときに、第２回路４２側に切り替えられるようになっている。乾き度検知手段４４は、如何なる構成であってもよく、温度センサや圧力センサ等により構成される。特に、その温度センサは、インジェクション回路４０に設ける必要はなく、密閉ハウジング２の底部やインジェクション回路４０の冷媒回路からの分岐部付近に設けられている図示省略の温度センサの検出値を用いてもよい。

以下に、上記多段圧縮機１の動作について説明する。
多段圧縮機１の低段側ロータリ圧縮機構３には、低圧の冷媒ガスが吸入管１７を経て直接シリンダ室１１内に吸入される。この冷媒ガスは、ロータ１４が電動モータ５およびクランク軸８（８Ａ）を介して回動されることにより、中間圧まで圧縮された後、吐出キャビティ１５に吐出され、さらに、吐出キャビティ１５から吐出カバー１６に設けられている吐出口を経て密閉ハウジング２内へと吐き出される。これによって、密閉ハウジング２内は中間圧雰囲気とされ、電動モータ５および潤滑油９は、この中間圧冷媒とほぼ同じ温度とされる。

この中間圧雰囲気の密閉ハウジング２内には、図示省略の冷媒回路から抽出された中間圧の冷媒（ガス冷媒または液冷媒）がインジェクション回路４０の第１回路４１または第２回路４２のいずれかを経てインジェクションされる。これらの中間圧冷媒は、密閉ハウジング２内で混合された後、密閉ハウジング２内に開口されている吸入口３０を経て高段側スクロール圧縮機構４の圧縮室２４内に吸い込まれる。ここで、インジェクション回路４０からインジェクションされる冷媒の乾き度が設定値以下の場合、切替え弁４３が第２回路４２側に切り替えられるため、インジェクション冷媒は、第２回路４２を経て電動モータ５の下方側の密閉ハウジング２内空間にインジェクションされることになる。

第２回路４２を経て密閉ハウジング２内空間にインジェクションされた乾き度の小さい冷媒は、低段側ロータリ圧縮機構３から吐出された中間圧の冷媒と混合され、電動モータ５のエアギャップやステータカット１８を通って上方に流動される間に電動モータ５の熱により加熱されて液分が十分に蒸発ガス化される。こうしてガス化された冷媒は、冷媒通路３１を経て高段側スクロール圧縮機構４の吸入口３０に至り、高段側スクロール圧縮機構４に吸い込まれる。

一方、インジェクション回路４０からインジェクションされる冷媒の乾き度が設定値以上の場合には、液圧縮のおそれがないことから、インジェクションされる冷媒は、切替え弁４３により第１回路４１を介して電動モータ５の上方側の密閉ハウジング２内空間における吸入口３０の近傍位置においてインジェクションされる。従って、このインジェクション冷媒は、電動モータ５により過熱されることなく、高段側スクロール圧縮機構４に吸い込まれることになる。

高段側スクロール圧縮機構４では、電動モータ５が回転されると、クランク軸８Ｂおよびクランクピン８Ｄを介して旋回スクロール２３が、固定スクロール２２に対して公転旋回駆動され、圧縮作用が行われる。これによって、上記の中間圧冷媒ガスは、高圧状態まで圧縮され、吐出弁２６を経て吐出チャンバ２７に吐き出される。吐出チャンバ２７内に吐き出された高温高圧の冷媒ガスは、吐出チャンバ２７に接続されている吐出管２９を経て多段圧縮機２から冷媒回路側に導かれ、冷媒回路内を循環される。

上記した圧縮動作の間、密閉ハウジング２内に充填されている潤滑油９は、図示省略の給油ポンプによって、給油孔を経て低段側ロータリ圧縮機構３および高段側スクロール圧縮機構４の所要給油箇所に給油され、両圧縮機構３，４を潤滑する。圧縮機構３，４を潤滑した潤滑油９の一部は、冷媒に伴われて冷媒回路側に循環されるが、大部分の潤滑油９は、油戻し孔３２等より密閉ハウジング２の内周面を伝ってステータカット１８等からその底部に流下され、一定の油面が保たれるようになっている。

しかして、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
乾き度検知手段４４により検知されるインジェクション冷媒の乾き度に応じて、インジェクション回路４０を、切替え弁（切替え機構）４３により第１回路４１または第２回路４２のいずれかに切り替えてインジェクションすることができる。つまり、起動時や急激な圧力変動時（過渡時）等のように、インジェクション冷媒の乾き度が設定値より小さくなり、高段側スクロール圧縮機構４において液圧縮を起こす可能性がある場合には、インジェクション冷媒を、電動モータ５を挟んで高段側スクロール圧縮機構４と反対側、すなわち電動モータ５の下方側の密閉ハウジング２内空間に第２回路４２を介してインジェクションすることができる。このため、電動モータ５の発熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。従って、高段側スクロール圧縮機構４での液圧縮を防止することができるとともに、電動モータ５を冷媒により冷却し、モータ効率を向上させることができる。

また、第２回路４２を介して冷媒をインジェクションする際、第２回路４２の開口部４２Ａが密閉ハウジング２の中心側へステータカット１８の半径方向幅寸法より大きくされた寸法Ｌだけ突出されているため、高段側スクロール圧縮機構４を潤滑した後、密閉ハウジング２の内周面をステータカット１８等を通して流下してくる潤滑油９を、インジェクション冷媒により巻き上げるのを防止することができる。これにより、巻き上げられた潤滑油９が冷媒と共に高段側スクロール圧縮機構４に吸い込まれ、圧縮機から吐出されることによる油循環率の増加を抑制することができる。

また、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以上で液圧縮の心配がない場合には、インジェクション冷媒を、高段側スクロール圧縮機構４と同じ側、すなわち電動モータ５の上方側の密閉ハウジング２内空間であって、吸入口３０の近傍に第１回路４１を介してインジェクションすることにより、インジェクション冷媒をそのまま高段側スクロール圧縮機構４に吸入させることができる。これにより、インジェクションされた冷媒の密閉ハウジング２内での過熱（主に電動モータ５による過熱）および圧損を抑制し、高段側スクロール圧縮機構４の吸入効率低下を防止して圧縮効率を高めることができるとともに、インジェクション冷媒による潤滑油９の巻き上げを防止し、油循環率を抑えてシステム効率を高めることができる。

さらに、高段側圧縮機構４を高差圧時の圧縮漏れがロータリ圧縮機構に比べて小さいスクロール圧縮機構４により構成しているため、高段側圧縮機構４での圧縮効率を高め、多段圧縮機１の性能を可及的に向上させることができると同時に、冷媒インジェクションによるエコノマイザ効果によって、冷暖房能力や成績係数（ＣＯＰ）を向上できることはもちろんのことである。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、低段側圧縮機構３および高段側圧縮機構４Ａを共にロータリ圧縮機構により構成している点が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態にかかる多段圧縮機１において、電動モータ５は、密閉ハウジング２内の上方部に設置され、この電動モータ５の下方部に、クランク軸８を介して駆動される低段側圧縮機構３および高段側圧縮機構４Ａが配置された構成とされている。

低段側圧縮機構３および高段側圧縮機構４Ａは、共にロータリ圧縮機構によって構成される。これら低段側ロータリ圧縮機構３および高段側ロータリ圧縮機構４Ａは、図１に示された公知の低段側ロータリ圧縮機構３と同様の構成であってよく、上部軸受１２と下部軸受１３との間に、低段側ロータリ圧縮機構３のシリンダ室を有するシリンダ本体１０Ａと、高段側ロータリ圧縮機構４Ａのシリンダ室を有するシリンダ本体１０Ｂとを設け、両シリンダ本体１０Ａ，１０Ｂ間に仕切りプレート１０Ｃを介装することによって、低段側ロータリ圧縮機構３と高段側ロータリ圧縮機構４Ａとの間を仕切った構成としている。

低段側ロータリ圧縮機構３は、アキュームレータ１９から吸入管１７を介して低圧の冷媒ガスを吸入し、中間圧まで圧縮した後、中間圧冷媒ガスを密閉ハウジング２内に吐き出す構成とされている。これにより、密閉ハウジング２内は中間圧雰囲気とされる。高段側ロータリ圧縮機構４Ａは、密閉ハウジング２内から中間圧の冷媒ガスを吸い込み、高圧まで圧縮した後、吐出チャンバ２７Ａに吐き出し、吐出管２９Ａを介して多段圧縮機１の外部へと吐出するように構成されている。

上記の多段圧縮機１において、冷媒回路から抽出された冷媒（ガス冷媒または液冷媒）を密閉ハウジング２内にインジェクションするインジェクション回路４０は、その第１回路４１が高段側ロータリ圧縮機構４Ａと同じ側、すなわち電動モータ５の下方側の密閉ハウジング２内空間に連通接続されている。この第１回路４１の開口部４１Ａは、密閉ハウジング２の内周面よりも中心側に突出されるように接続されており、その突出量Ｌは、電動モータ５のステータ６外周に設けられているステータカット１８の半径方向幅よりも大きくされている。

また、インジェクション回路４０の第２回路４２は、電動モータ５を挟んで高段側ロータリ圧縮機構４Ａと反対側、すなわち電動モータ５の上方側の密閉ハウジング２内空間に連通接続されている。なお、切替え弁４３は、第１実施形態と同様、乾き度検知手段４４により検知されるインジェクション冷媒の乾き度が設定値よりも大きい定常時には第１回路４１側に接続され、冷媒の乾き度が設定値以下になったときに、第２回路４２側に切り替えられるようになっている。

しかして、本実施形態においても、上記した第１実施形態と同様、起動時や急激な圧力変動時（過渡時）等のように、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以下となって高段側ロータリ圧縮機構４Ａで液圧縮を発生する可能性がある場合には、インジェクション冷媒を、電動モータ５を挟んで高段側ロータリ圧縮機構４Ａと反対側、すなわち電動モータ５の上方側の密閉ハウジング２内空間に第２回路４２を介してインジェクションすることにより、電動モータ５の発熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。従って、高段側ロータリ圧縮機構４Ａでの液圧縮を防止することができるとともに、電動モータ５を冷媒により冷却し、モータ効率を向上させることができる。

また、インジェクション冷媒の乾き度が設定値以上で液圧縮の心配がない場合には、インジェクション冷媒を、高段側ロータリ圧縮機構４Ａと同じ側、すなわち電動モータ５の下方側の密閉ハウジング２内空間に第１回路４１を介してインジェクションすることによって、インジェクション冷媒をそのまま高段側ロータリ圧縮機構４Ａに吸入させることができる。従って、インジェクションされた冷媒の密閉ハウジング２内での過熱（主に電動モータ５による過熱）および圧損を抑制し、高段側ロータリ圧縮機構４Ａの吸入効率低下を防止して圧縮効率を高めることができる。

また、第１回路４１を介して冷媒がインジェクションされる際、第１回路４１の開口部４１Ａがステータカット１８の半径方向幅寸法より大きくされた寸法Ｌだけ密閉ハウジング２の中心側に突出されているため、電動モータ５の上方側の密閉ハウジング２内空間において分離され、密閉ハウジング２の内周面をステータカット１８等を通して流下してくる潤滑油９が、インジェクション冷媒により巻き上げられるのを防止することができる。これにより、巻き上げられた潤滑油９が冷媒と共に高段側ロータリ圧縮機構４Ａに吸い込まれ、圧縮機から吐出されることによる油循環率の増加を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、低段側圧縮機構３および高段側圧縮機構４を共にロータリ圧縮機構により構成し、中間圧雰囲気とされた密閉ハウジング２内の電動モータ５の下方側に配置した構成としているため、各圧縮機構３，４Ａと密閉ハウジング２内との圧力差を小さくして内部漏れを抑制することができるとともに、圧縮機の上下方向寸法を小さくしてコンパクト化することができるとともに、冷媒インジェクションによるエコノマイザ効果により、冷暖房能力や成績係数（ＣＯＰ）を向上できることはもちろんのことである。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、切替え弁（切替え機構）４３を分岐部に設けた３方切替え弁により構成しているが、この切替え機構は、第１回路４１および第２回路４２にそれぞれ電磁開閉弁を設けることにより構成してもよいことはもちろんである。また、
冷媒は、如何なる冷媒であってもよい。

本発明の第１実施形態にかかる多段圧縮機の縦断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる多段圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１ 多段圧縮機
２ 密閉ハウジング
３ 低段側圧縮機構（低段側ロータリ圧縮機構）
４ 高段側圧縮機構（高段側スクロール圧縮機構）
４Ａ 高段側圧縮機構（高段側ロータリ圧縮機構）
５ 電動モータ
６ ステータ
１８ ステータカット
３０ 吸入口
４０ インジェクション回路
４１ 第１回路
４１Ａ 第１回路の開口部
４２ 第２回路
４２Ａ 第２回路の開口部
４３ 切替え弁（切替え機構）
４４ 乾き度検知手段

Claims (7)

1. 密閉ハウジング内に、電動モータにより駆動される低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを設け、前記低段側圧縮機構で圧縮された中間圧冷媒ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧冷媒ガスを前記高段側圧縮機構により吸入して２段圧縮するとともに、前記密閉ハウジング内に、冷媒回路から抽出した中間圧冷媒をインジェクションするインジェクション回路を設けた多段圧縮機において、
   前記インジェクション回路を複数回路に分岐し、その第１回路を前記電動モータに対して前記高段側圧縮機構と同じ側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続するとともに、第２回路を前記電動モータを挟んで前記高段側圧縮機構と反対側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、
   前記第１回路および前記第２回路に、前記インジェクション冷媒の乾き度に応じてインジェクション回路を前記第１回路または前記第２回路のいずれかに切り替える切替え機構を設けたことを特徴とする多段圧縮機。
2. 前記切替え機構は、前記乾き度が設定値以上のとき、前記インジェクション回路を前記第１回路に切り替え、前記乾き度が設定値以下のとき、前記インジェクション回路を前記第２回路に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の多段圧縮機。
3. 前記密閉ハウジング内の略中央部に前記電動モータを配置し、該電動モータを挟んで下方側に前記低段側圧縮機構を構成するロータリ圧縮機構、上方側に前記高段側圧縮機構を構成するスクロール圧縮機構を各々配置するとともに、
   前記第１回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第２回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の多段圧縮機。
4. 前記密閉ハウジング内の上方部に前記電動モータを配置し、該電動モータの下方側に前記低段側圧縮機構を構成する低段側ロータリ圧縮機構および前記高段側圧縮機構を構成する高段側ロータリ圧縮機構を各々配置するとともに、
   前記第１回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第２回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の多段圧縮機。
5. 前記第１回路および前記第２回路のうち、前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続されている方の回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記密閉ハウジングの内周面よりも中心側に突出させて設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の多段圧縮機。
6. 前記開口部の突出量を、前記電動モータのステータ外周に設けられているステータカットの半径方向幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の多段圧縮機。
7. 前記第１回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記高段側圧縮機構の吸入口近傍に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の多段圧縮機。
   

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