JP5321697B2 - インジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、インジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機に関する。

ガスインジェクションサイクルの主な目的は、圧縮過程の途中からも冷媒を吸入することによって、放熱器を流れる冷媒循環量をアップし、放熱能力（暖房能力，給湯能力）をアップすることである。特に寒冷地では、圧縮機の基本吸入ガスが希薄となり循環量が低減するため、インジェクションによる循環量アップは有効となる。また蒸発器を流れる冷媒循環量は圧縮途中へのインジェクションの有無にかかわらず、圧縮機の基本排除容積と回転数で決まるため同じとなるが、蒸発器入口の冷媒が気液分離器による液化または内部熱交換による追加過冷却により蒸発能力（冷房能力）も大きくなる。

このようなガスインジェクションサイクルでは、圧縮機にインジェクションする冷媒に少量の液冷媒を混入すると、圧縮機の冷却効果などにより圧縮機の効率が向上することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、圧縮機は、運転圧力比が大きくなるほど、回転数が高くなるほど温度が上昇するため、圧縮機の信頼性上、運転圧力比および回転数が制限される。ここで前記冷却効果により、前記制限を緩和できる効果もある。

特開２００４−８５０１９ 特開平１１−１３２５７５

しかしながら、従来のガスインジェクションサイクル技術によれば、インジェクション冷媒に混入する液冷媒を多くし過ぎると、潤滑油の粘度低下による潤滑不良およびシール不良や、さらに液冷媒を多く混入すると液圧縮による軸受け荷重の増大など信頼性が低下することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

すなわち、ガスインジェクションサイクル技術においては、圧縮機に吸入されるインジェクション冷媒に混入する液冷媒の量に関して適正範囲があり、前記の従来例に記載されているように、ガスインジェクションサイクルにおける可変可能な膨張弁や流量制御弁を制御することによってインジェクション冷媒の液冷媒混合率を適正範囲とする技術が知られている。

しかしながら、上述したような従来のガスインジェクションサイクル技術においては圧縮機の構造の改善に関しては考慮されておらず、圧縮機の構造を改善することによって信頼性を確保しつつ、さらなる圧縮機の効率向上を実現する技術は存在しない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱交換効率に優れたインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機は、圧縮機と、放熱器と、絞り量可変である第一膨張機構と、吸熱器と、前記圧縮機と放熱器と第一膨張機構と吸熱器とを順に接続して冷媒を循環させる基本サイクル配管と、前記基本サイクル配管における前記放熱器と前記第一膨張機構との間に配置される分岐管と、絞り量可変である第二膨張機構と、前記第二膨張機構を介して前記分岐管と前記圧縮機とを接続してインジェクション冷媒を循環させるインジェクション配管と、前記基本サイクル配管における前記分岐管と前記第一膨張機構との間の少なくとも一部と、前記インジェクション配管における前記第二膨張機構と前記圧縮機との間の少なくとも一部とを、熱交換する内部熱交換器と、を備え、前記第一膨張機構の絞り量および前記第二膨張機構の絞り量により前記内部熱交換器出口のインジェクション冷媒の湿り度を調整可能なヒートポンプシステムに使用され、密閉容器と、低段側圧縮機構部と、高段側圧縮機構部と、前記低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部とを駆動するモータと、前記低段側圧縮機構部の吸入側に接続して前記インジェクション冷凍サイクル側の低圧冷媒を前記低段側圧縮機構部に導く第一吸入管と、前記低段側圧縮機構部の吐出側と前記高段側圧縮機構部の吸入側を連通する中間連絡通路と、前記密閉容器に接続されて前記高段側圧縮機構部から前記密閉容器内部に吐出された高圧冷媒を前記インジェクション冷凍サイクル側に吐出するための吐出管と、前記インジェクション冷凍サイクル側の湿り冷媒である中間圧インジェクション冷媒を前記中間連絡通路に導く第二吸入管と、を有するインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機であって、前記低段側圧縮機構部から吐出された冷媒と中間圧インジェクション冷媒とが合流した冷媒と、前記密閉容器の内部または前記密閉容器の外面部と、の間において前記低段側圧縮機構部から吐出された冷媒と前記中間圧インジェクション冷媒とが合流した冷媒が吸熱する熱交換を促進する手段を前記中間連絡通路に備えること、を特徴とする。

この発明によれば、高段側圧縮機構部からの吐出ガスより低温のインジェクション冷媒または低段側圧縮機構部からの吐出ガスで、高段側圧縮機構部の吐出ガスの熱および圧縮機内で発生する摺動損失やモータ損失による損失熱を吸熱して、圧縮機全体を冷却でき、圧縮機全体の温度をより低く抑えることができる。これによって、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能となり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得られる。また圧縮機の回転数の限界をより高くすることが可能となり暖房能力も向上する。

さらに、本発明によれば、凝縮器での放熱量に対して二相状態で放熱する熱量の割合が増加する。これによって、凝縮器での熱交換性能が向上し、冷房運転および暖房運転におけるシステムの効率が向上する。さらに、本発明によれば、圧縮機吐出ガス温度を低く抑えるため、圧縮機の吐出と凝縮器を接続する配管の温度を低く抑えることができ、これによって接続配管からの放熱を低減でき、よって凝縮器での暖房能力の低下を防止できる。空調機以外のシステムにおいては、たとえば給湯機では、空調機の暖房能力に相当するものが給湯能力となり、同様の効果がある。

本発明の実施例１にかかる空調機の基本となる構成およびその冷凍サイクルを説明するための図である。 本発明の実施例１にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例１にかかる空調機の低段側圧縮機構部および高段側圧縮機構部の主要構成を説明するための図である。 本発明の実施例１にかかる空調機における圧縮機の低段側端板の構成を説明するための図であり、低段側端板の横断面図である。 本発明の実施例１にかかる空調機における圧縮機の低段側吐出弁を説明するための断面図である。 本発明の実施例１にかかる空調機における圧縮機の低段側吐出弁を説明するための断面図である。 従来の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施例１の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、インジェクション冷媒で圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施例２にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例２にかかる空調機における圧縮機の低段側端板の構成を説明するための図であり、低段側端板の横断面図である。 本発明の実施例２の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、低段側圧縮機構部の吐出ガス（冷媒）で圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施例３にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例４にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例５にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例６にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例７にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例７にかかる空調機における圧縮機の低段側端板の構成を説明するための図であり、低段側端板の横断面図である。 本発明の実施例７の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、インジェクション冷媒と低段側圧縮機構部から吐出された吐出ガス（冷媒）とが合流した冷媒で圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施例８にかかる空調機の圧縮機の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施例８にかかる空調機における圧縮機の低段側端板の構成を説明するための図であり、低段側端板の横断面図である。

以下に、本発明にかかるインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１−１は、本発明の実施例１にかかる空調機の基本となる構成およびその冷凍サイクルを説明するための図である。図１−１に示す実施例１にかかる空調機は、インジェクション冷媒のエンタルピ増加手段として内部熱交換器を用いたインジェクションサイクルを採用し、また、本発明にかかるインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機を用いて構成したヒートポンプシステムである。

図１−１に示すように、実施例１にかかる空調機は、インジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機（以下、圧縮機と呼ぶ）１１と、凝縮器（放熱器）１３と、第一膨張機構部１５と、第二膨張機構部１７と、蒸発器（吸熱器）１９と、基本サイクル配管２１と、を備える。

圧縮機１１は、低段側圧縮機構部１１Ｌと高段側圧縮機構部１１Ｈとを備えたインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機であり、凝縮器圧力と蒸発器圧力との中間の圧力となるインジェクション冷媒を吸入する第二吸入管２３を、低段側圧縮機構部１１Ｌと高段側圧縮機構部１１Ｈとを連絡する中間連絡通路に接続している。また、圧縮機１１は、供給電源周波数により回転数を可変できるいわゆるインバータ圧縮機である。

第一膨張機構部１５は、外気温度および室内設定温度によって凝縮器（放熱器）１３の圧力と蒸発器（吸熱器）１９の圧力とを最適に制御する可変絞り機構である。また、第二膨張機構部１７は、インジェクション冷媒量を最適に制御するための可変絞り機構である。基本サイクル配管２１は、上記の構成部を順に接続して冷媒を循環させるための配管である。

また、この空調機は、分岐管２５と、インジェクション配管２７と、内部熱交換器２９と、を備えている。分岐管２５は、基本サイクル配管２１の凝縮器（放熱器）１３と第一膨張機構部１５との間に配置されて冷媒を基本サイクルとインジェクションサイクルとに分岐させる。インジェクション配管２７は、第二膨張機構部１７を介して分岐管２５と第二吸入管２３とを接続する。内部熱交換器２９は、分岐管２５と第一膨張機構部１５との間の基本サイクル配管２１ａと、第二膨張機構部１７と第二吸入管２３との間のインジェクション配管２７ａと、の間で熱交換を行う。

また、この空調機においては、冷房と暖房とに対応するために基本サイクルの冷媒の流れの方向を反転するための四方弁３３が圧縮機１１に接続されている。四方弁３３を反転すると、凝縮器と蒸発器との機能が逆となる。すなわち凝縮器１９、蒸発器１３となる。図１−１において前記四方弁３３の状態は、四方弁３３と分岐管２５の間に接続される熱交換器を凝縮器としているため、これを室内機に配置すれば暖房運転となる。

なお、本実施例は四方弁３３と分岐管２５の間に接続される熱交換器を室内機に配置するものとして暖房運転時のみインジェクション可能な例であるが、本構成に基本サイクル上の第一膨張機構部１５と内部熱交換器および分岐管２５に対して、凝縮器１３と蒸発器１９とを逆に接続する切り替え配管を追加すれば、冷房時にもインジェクション可能となる。また本実施例では、内部熱交換器における基本サイクル冷媒とインジェクション冷媒の流れを並行流としているが対向流としても良い。

次に、図１−１を参照して、本実施の形態にかかる空調機における暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器（放熱器）１３で空気と熱交換して放熱し、液化する。ここで、液化した冷媒のうち一部の冷媒は分岐管２５において分岐してインジェクション配管２７を流れるインジェクション冷媒となり、その他の冷媒は基本サイクル配管２１を流れる基本サイクル用の冷媒となる。

インジェクション配管２７に流れたインジェクション冷媒は、第二膨張機構部１７で中間圧力まで減圧されて中間温度の二相状態となり、内部熱交換器２９内のインジェクション配管２７ａを流れる際に、同内部熱交換器２９内の基本サイクル配管２１ａを流れる冷媒と熱交換することで吸熱して乾き度を大きくする。その後、インジェクション冷媒は圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈから圧縮機１１の密閉容器内に吐出された吐出ガスと熱交換することで吸熱してさらに乾き度を大きくする。そして、インジェクション冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガスと合流して、全体としてガス化した状態で高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

一方、基本サイクル配管２１を流れる冷媒は、内部熱交換器２９内の基本サイクル配管２１ａを流れる際に、同内部熱交換器２９内のインジェクション配管２７ａを流れる中間温度のインジェクション冷媒と熱交換することで放熱し、過冷却度を大きくする。その後、基本サイクル配管２１を流れる冷媒は第一膨張機構部１５において減圧されて低温低圧二相状態となり、蒸発器（吸熱器）１９で空気と熱交換することで吸熱し、過熱状態となる。

そして、過熱状態となった冷媒は、四方弁３３を介して圧縮機１１の第一吸入管３１を通って低段側圧縮機構部１１Ｌに吸入される。低段側圧縮機構部１１Ｌに吸入された冷媒は、該低段側圧縮機構部１１Ｌで圧縮され、該低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された状態でインジェクション冷媒と合流して高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入された冷媒は、該高段側圧縮機構部１１Ｈで最終吐出圧の高圧まで圧縮されて圧縮機１１の密閉容器内に吐出される。圧縮機１１の密閉容器内に吐出された冷媒は、インジェクション冷媒と該密閉容器内で、熱交換してから圧縮機１１から吐出管を通って密閉容器外に吐出される。

次に、実施例１にかかる空調機の圧縮機１１について説明する。図１−２は、実施例１にかかる空調機の圧縮機１１の構成を説明するための断面図である。圧縮機１１は、円筒状の密閉容器１００を縦置きに配置し、密閉容器１００の内部に圧縮部１２０と、該圧縮部１２０を駆動するモータ１１０と、を収容した構成を有する。

モータ１１０のステータ１１１は、密閉容器１００の内周面に焼きばめされて固定されている。モータ１１０のロータ１１３は、ステータ１１１の中央部に配置されてモータ１１０と圧縮部１２０とを機械的に接続する駆動軸１１５に焼きばめされて固定されている。

圧縮部１２０は、低段側圧縮機構部１１Ｌと、該低段側圧縮機構部１１Ｌの上方に位置する高段側圧縮機構部１１Ｈと、が直列に接続して構成されている。図１−３は、低段側圧縮機構部１１Ｌおよび高段側圧縮機構部１１Ｈの主要構成を説明するための図である。低段側圧縮機構部１１Ｌは、低段側シリンダ１２１Ｌを主体として構成される。また、高段側圧縮機構部１１Ｈは、高段側シリンダ１２１Ｈを主体として構成される。

低段側シリンダ１２１Ｌおよび高段側シリンダ１２１Ｈは、それぞれモータ１１０と同心の位置にシリンダボア（穴）１２３Ｌ、１２３Ｈを有する。それぞれのシリンダボア１２３Ｌ、１２３Ｈ内には、ボア径よりも小さい外径の円筒状のピストン１２５Ｌ、１２５Ｈがそれぞれ配置される。これにより、各々のシリンダ１２１Ｌ、１２１Ｈとピストン１２５Ｌ、１２５Ｈとの間に、冷媒を圧送する作動空間が形成される。

２つのシリンダ１２１Ｌ、１２１Ｈは、シリンダボア（穴）１２３Ｌ、１２３Ｈから同方向外側に向かってシリンダ厚さ全域におよぶ溝をそれぞれ有しており、この溝内に各々板状のベーン１２７Ｌ、１２７Ｈが挿入されている。ベーン１２７Ｌ、１２７Ｈと密閉容器１００の内周面との間には、スプリング１２９Ｌ、１２９Ｈがそれぞれ挿入されており、このスプリング１２９Ｌ、１２９Ｈの弾性力によってベーン１２７Ｌ、１２７Ｈの一端がそれぞれピストン１２５Ｌ、１２５Ｈの外周面に押しつけられ、これによって作動空間がそれぞれ吸入室１３１Ｌ、１３１Ｈと圧縮室１３３Ｌ、１３３Ｈとに区画される。

低段側シリンダ１２１Ｌおよび高段側シリンダ１２１Ｈには、それぞれの吸入室１３１Ｌ、１３１Ｈに冷媒を吸入するために、吸入室１３１Ｌ、１３１Ｈに連通する吸入孔１３５Ｌ、１３５Ｈが設けられている。

また、低段側シリンダ１２１Ｌと高段側シリンダ１２１Ｈとの間には、中間仕切り板１５０が設けられ、低段側シリンダ１２１Ｌの作動空間の上方と高段側シリンダ１２１Ｈの作動空間の下方とを閉塞している。低段側シリンダ１２１Ｌの下方には低段側端板１６０Ｌが設けられ、低段側シリンダ１２１Ｌの作動空間の下方を閉塞している。また、高段側シリンダ１２１Ｈの上方には高段側端板１６０Ｈが設けられ、高段側シリンダ１２１Ｈの作動空間の上方を閉塞している。

低段側端板１６０Ｌの下方には低段側マフラーカバー１７０Ｌが設けられ、低段側端板１６０Ｌとの間に低段側吐出マフラー室１８０Ｌを形成する。そして、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに開口している。すなわち、低段側端板１６０Ｌには、低段側シリンダ１２１Ｌの作動空間と低段側吐出マフラー室１８０Ｌとを連通する低段側吐出孔１９０Ｌが設けられ、さらにこの低段側吐出孔１９０Ｌには、逆流を防止する低段側吐出弁２００Ｌが設けられている。

図１−４は、実施例１にかかる圧縮機１１の低段側端板１６０Ｌの構成を説明するための図であり、低段側端板１６０Ｌの横断面図である。図１−５および図１−６は、低段側吐出弁２００Ｌを説明するための断面図である。図１−４および図１−５に示すように、本実施例において低段側吐出マフラー室１８０Ｌは左右が連通状態とされた１つの空間であり、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出側と高段側圧縮機構部１１Ｈの吸入側とを連絡する中間連絡通路の一部である。

また、図１−５および図１−６に示すように低段側吐出弁２００Ｌ上には、低段側吐出弁２００Ｌの動作を制限するために吐出弁押さえ２０１Ｌがリベット２０３により固定されている。また、低段側端板１６０Ｌの外周壁部には、低段側吐出マフラー室１８０Ｌの冷媒を吐出する低段側マフラー吐出孔２１０Ｌが設けられている。

高段側端板１６０Ｈの上方には高段側マフラーカバー１７０Ｈが設けられ、高段側端板１６０Ｈとの間に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを形成する。高段側端板１６０Ｈには、高段側シリンダ１２１Ｈの作動空間と高段側マフラーカバー１７０Ｈとを連通する高段側吐出孔１９０Ｈが設けられ、さらにこの高段側吐出孔１９０Ｈには、逆流を防止する高段側吐出弁２００Ｈが設けられている。また、高段側吐出弁２００Ｈ上にも、該高段側吐出弁２００Ｈの動作を制限するために吐出弁押さえ２０１Ｈがリベットにより固定されている。

高段側端板１６０Ｈと高段側マフラーカバー１７０Ｈとの間には、密閉容器１００の内壁方向に開口して高段側吐出マフラー室１８０Ｈと密閉容器１００の内部とを連通する高段側マフラー吐出孔２１０Ｈが設けられている。また、この高段側マフラー吐出孔２１０Ｈと対向する密閉容器１００の外面部には、高段側マフラー吐出孔２１０Ｈから吐出された冷媒の温度を測定するための温度センサー２２０が取り付けられている。

そして、低段側シリンダ１２１Ｌ、低段側端板１６０Ｌ、低段側マフラーカバー１７０Ｌ、高段側シリンダ１２１Ｈ、高段側端板１６０Ｈ、高段側マフラーカバー１７０Ｈおよび中間仕切り板１５０は、ボルトによって一体に固定されている。このボルトによって一体に固定された圧縮部の中で、高段側端板１６０Ｈの外周部が密閉容器とスポット溶接で固定されていて、圧縮部を密閉容器に対して固定している。

また、低段側圧縮機構部１１Ｌの吸入側、すなわち吸入孔１３５Ｌにはインジェクションサイクルにおける基本サイクルの低圧冷媒を吸入するための第一吸入管３１が接続管１０３を介して接続している。一方、インジェクション冷媒を吸入するための第二吸入管２３は、圧縮部１２０とモータ１１０との間に配置されたパイプとして延長され、その終端が中間連絡管２３０に接続する。

低段側吐出マフラー室１８０Ｌの吐出側、すなわち低段側マフラー吐出孔２１０Ｌは、密閉容器１００の外部おいて略Ｕ字状に設けられた中間連絡管２３０に、接続管１０５を介して接続する。中間連絡管２３０の他端は、高段側圧縮機構部１１Ｈの吸入孔１３５Ｈに、接続管１０７を介して接続している。すなわち、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出側と高段側圧縮機構部１１Ｈとを連絡する中間連絡通路は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌ、低段側マフラー吐出孔２１０Ｌ、中間連絡管２３０、高段側圧縮機構部１１Ｈの吸入孔３５Ｈで構成される。また、中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部には、第二吸入管２３が接続されている。さらに、中間連絡管２３０において第二吸入管２３が接続される部分よりも上流側の外面、すなわち低段側圧縮機構部１１Ｌに近い側の外面には、低段側吐出マフラー室１８０Ｌから吐出された冷媒の温度を測定するための温度サンサー２４０が取り付けられている。

高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出は高段側吐出マフラー室１８０Ｈに開口し、高段側吐出マフラー室１８０Ｈの吐出は密閉容器１００内に開口している。密閉容器１００の上部には、密閉容器１００内部の冷媒を冷凍サイクル側に吐出する吐出管１０１が接続している。

圧縮機１１の密閉容器１００内には、およそ高段側シリンダ１２１Ｈの高さまで潤滑油が封入されており、駆動軸の下方に設けられた羽根ポンプ（図示せず）によって圧縮部を循環し、摺動部分の潤滑および微小隙間によって圧力を区画している箇所のシールをしている。

圧縮機１１の本体の側面には、独立した密閉容器からなるアキュムレータ２５０がアキュムホルダー２５１とアキュムバンド２５３とによって固定されている。アキュムレータ２５０の上部には冷凍サイクル側と接続するシステム接続管２５５が設けられ、アキュムレータ２５０の下部には一端がアキュムレータ２５０の内部の上方まで延長されるとともに他端が圧縮機１１本体の接続管１０３に接続される第一吸入管３１が設けられている。なお、図１−１およびその説明においては、アキュムレータ２５０の記載は省略している。

次に、図１−２を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出される。

一方、第二吸入管２３から吸入されるインジェクション冷媒は、圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスと熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガス（冷媒）と合流する。

低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出冷媒はある程度の過熱度を持った状態である。これにより、合流した冷媒はすべてガス化するが、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出冷媒の過熱度よりも小さい過熱度の状態となる。この合流した冷媒は中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入され、最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここでインジェクション冷媒は圧縮機１１の内部で吸熱するため、第二吸入管２３に吸入される前のインジェクション冷媒の状態は、従来例よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガス（冷媒）は、インジェクション冷媒と熱交換することで冷却されてから密閉容器１００の外部に吐出される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

ここで、高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される冷媒が、わずかな過熱度となるように制御する必要がある。このため、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガスの温度を検知することによって高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される冷媒の状態を推定することが必要である。本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された直後の状態と、密閉容器１００から吐出される状態と、では冷媒の温度が異なる。このため、温度センサーを密閉容器１００の上部または吐出管１０１に設けた場合には、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスの温度を正確に測定することは不可能である。

そこで、本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出ガスを直接密閉容器１００に噴射して、これに対向する密閉容器１００の外面に温度センサー２２０を設けている。これにより、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガスの、より正確な温度を測定することができ、本発明の効果を充分に得るための有効な手段となる。

また、低段側圧縮機構部１１Ｌに吸入される冷媒の過熱度を制御するためには、低段側圧縮機構部１１Ｌに吸入される冷媒（吸入冷媒）の温度（吸入冷媒温度）を蒸発器（吸熱器）１９と第一吸入管３１との間で直接測定するか、または低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガスの温度（吐出ガス温度）を吐出ガスがインジェクション冷媒と合流するよりも上流側であり且つ該吐出ガスが圧縮機１１の内部で熱交換するよりも上流側で測定する必要がある。

そこで、本実施例にかかる圧縮機１１においては、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガスの温度を、該吐出ガスがインジェクション冷媒と合流するよりも上流側であり且つ圧縮機１１内で熱交換するよりも上流側に温度センサー２２０を設けて吐出ガスの温度を測定している。低段側圧縮機構部１１Ｌでの吸入冷媒温度を直接測定する方法においては、吸入冷媒が湿り状態となった場合にその乾き度を検知することができないため、吐出ガス温度を測定する方法のほうが、過渡的に吸入冷媒が湿り状態となったときの回避制御を考えると有利になる。

以上の実施例１の効果を、圧力−エンタルピ線図を用いて説明する。図１−７は、従来の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図である。図１−８は、実施例１の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、インジェクション冷媒で圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。なお、図１−７および図１−８は、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合の冷凍サイクルについて示している。

ここで図１−７および図１−８において、各記号は下記の条件における冷媒の状態を示す。
Ｓ１：圧縮機の低段側圧縮機構部の吸入、
Ｄ１：圧縮機の高段側圧縮機構部の吐出
Ｄ２：密閉容器からの吐出（＝凝縮器入口）
Ｃ１：凝縮器出口
Ｅ：第一膨張機構出口（＝蒸発器入口）
Ｆ：蒸発器出口
Ｃ２：インジェクションサイクルにおける基本サイクル冷媒の内部熱交換器出口
Ｍ：インジェクションサイクルにおけるインジェクション冷媒の第二膨張機構（インジェクション用膨張弁）出口
Ｇ：インジェクションサイクルにおけるインジェクション冷媒の内部熱交換器出口
Ｊ：インジェクションサイクルにおけるインジェクション冷媒が低段側圧縮機構部の吐出ガスと合流する直前
Ｂ：インジェクションサイクルにおける低段側圧縮機構部の吐出
Ｋ：インジェクションサイクルにおける低段側圧縮機構部の吐出ガスがインジェクション冷媒と合流する直前
Ｌ：インジェクションサイクルにおける低段側圧縮機構部の吐出ガスとインジェクションガスとが合流した状態
Ｓ２：インジェクションサイクルにおける高段側圧縮機構部の吸入

実施例１に対応した図１−８では、ガスインジェクションサイクルにおいて、インジェクション冷媒の内部熱交換器出口（Ｇ）と高段側吐出ガス（Ｄ１）とで熱交換する（熱交換２）。熱交換２の結果、それぞれ（Ｇ）から（Ｊ）に、（Ｄ１）から（Ｄ２）に状態が変化する。これによって実施例１においては（図１−８）、本発明の熱交換をしない従来の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルの場合（図１−７）と比べて密閉容器１００からの吐出ガス（Ｄ２）温度が低くなる。したがって、実施例１では密閉容器１００全体の温度が低下する。

ここで図１−８においては、暖房能力に対応するエンタルピ差が図１−７と比較して小さくなる。しかしながら、
Ｑ１＝インジェクション冷媒の熱交換前（Ｍ）と熱交換後（Ｇ）とのエンタルピ差×インジェクション冷媒質量流量
Ｑ２＝基本サイクル冷媒の熱交換前（Ｃ１）と熱交換後（Ｃ２）とのエンタルピ差×基本サイクル冷媒質量流量
とすれば、内部熱交換器２９で行われる熱交換１での熱交換量（１）＝Ｑ１＝Ｑ２であり、インジェクション冷媒の熱交換前（Ｍ）と熱交換後（Ｇ）とのエンタルピ差が図１−７より小さくなる分だけインジェクション冷媒質量流量を増やすことが可能となり、暖房能力は同じになる。また、暖房能力に対応する熱交換域すなわち（Ｄ２）と（Ｃ１）とのエンタルピ差のうち二相状態の割合が増えるため、熱交換効率が良くなり、システムとして効率が向上する。

なお、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に圧縮機１１の内部に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出されて中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスと熱交換する構成とすることもできる。また、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に圧縮機１１の内部に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された冷媒とインジェクション冷媒とが合流して中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスと熱交換する構成とすることもできる。

実施例２では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図２−１は、実施例２にかかる空調機における圧縮機の詳細構成を説明するための断面図である。図２−２は、実施例２にかかる圧縮機１１の低段側端板１６０Ｌの構成を説明するための図であり、低段側端板１６０Ｌの横断面図である。

なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

図１−２に示すように実施例１では、圧縮機１１内での冷媒の熱交換を行うために第二吸入管２３が密閉容器１００の内部において圧縮部１２０とモータ１１０との間に配置されたパイプとして延長されているのに対し、実施例２では図２−１に示すように低段側圧縮機構部１１Ｌと高段側圧縮機構部１１Ｈとを接続する中間連絡通路の一部である連絡管２３０ａを密閉容器１００の底部の潤滑油中に配置している。

すなわち、実施例１においては図１−４に示したように低段側吐出マフラー室１８０Ｌは左右が連通状態とされた１つの空間であるのに対し、実施例２においては図２−２に示すように左右のマフラー室は隔離されて２つの低段側吐出マフラー室１８０Ｌａと低段側吐出マフラー室１８０Ｌｂとからなる。そして、２つの低段側吐出マフラー室１８０Ｌａ、１８０Ｌｂは、中間連絡管２３０の一部である連絡管２３０ａにより接続されている。これにより、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガスは、低段側吐出マフラー室１８０Ｌａに吐出された後、連絡管２３０ａを通って低段側吐出マフラー室１８０Ｌｂに流れてから中間連絡管２３０に送り込まれる。一方、第二吸入管２３は、中間連絡管２３０の下流側である、中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に接続される。

なお、圧縮機におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図２−１において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図２−１を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出される。

低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出された吐出ガス（冷媒）は、中間連絡管２３０の一部である連絡管２３０ａに送られ、ここを通過する間に密閉容器１００の底部の潤滑油と熱交換して第二吸入管２３に送られる。そして、第二吸入管２３を通って吸入されたインジェクション冷媒と、中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部において合流して高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

その後、この合流した冷媒は、高段側圧縮機構部１１Ｈで最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここで、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出ガスは、吸熱して過熱度が大きくなってからインジェクション冷媒と合流するため、インジェクション冷媒は低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出ガスの過熱度の増加に対応した分だけ従来よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、密閉容器１００の底部の潤滑油は低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）と熱交換することで冷却される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。また、潤滑油とインジェクション冷媒とが直接熱交換することで潤滑油の温度をより低くでき、摺動部の焼き付き防止効果がより大きくなる。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

以上の実施例２の効果を、図１−７および図２−３に示す圧力−エンタルピ線図を用いて説明する。図２−３は、実施例２の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、低段側圧縮機構部の吐出ガスで圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。なお、図２−３は、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合の冷凍サイクルについて示している。

実施例２に対応した図２−３では、ガスインジェクションサイクルにおいて、低段側圧縮機構部の吐出ガス（Ｂ）と高段側圧縮機構部の吐出ガス（Ｄ１）とで熱交換する。熱交換の結果、それぞれ（Ｂ）から（Ｋ）に、（Ｄ１）から（Ｄ２）に状態が変化する。これによって実施例２においては（図２−３）、本発明の熱交換をしない従来の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルの場合（図１−６）と比べて密閉容器１００からの吐出ガス（Ｄ２）温度が低くなる。したがって、実施例２では密閉容器１００全体の温度が低下する。また、暖房能力に対応する熱交換域すなわち（Ｄ２）と（Ｃ１）とのエンタルピ差のうち二相状態の割合が増えるため、熱交換効率が良くなり、システムとして効率が向上する。また、圧縮機１１の起動時においては、低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出ガス温度は、潤滑油の温度より高く、よって本実施例の方式では、起動時に潤滑油を加熱する。これによって潤滑油に溶け込んでいる冷媒を潤滑油から分離して潤滑油の粘度を上昇させる時間を短縮でき、圧縮機１１の信頼性が向上する効果もある。

なお、第二吸入管２３の一部を密閉容器１００の底部の潤滑油中に配置して、インジェクション冷媒を潤滑油と熱交換する構成とすることもできる。また、中間連絡管２３０の一部を密閉容器１００の底部の潤滑油中に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された冷媒とインジェクション冷媒とが合流して中間連絡管２３０を流れる冷媒を潤滑油と熱交換する構成とすることもできる。

実施例３では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図３は、実施例３にかかる空調機における圧縮機の詳細構成を説明するための断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施例にかかる圧縮機１１においては、圧縮機１１内での冷媒の熱交換を行うために第二吸入管２３が密閉容器１００の内部において高段側吐出マフラー室１８０Ｈの中に配置されたパイプとして延長され、高段側圧縮機構部１１Ｈの吸入側（吸入室１３１Ｈ）に接続されている。

また、圧縮機におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図３において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図３を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出され、中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、高段側吐出マフラー室１８０Ｈにおいて高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出ガスと直接熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから高段側圧縮機構部１１Ｈの吸入側（吸入室１３１Ｈ）に送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガス（冷媒）と合流する。これによって高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出ガスの熱を確実に吸熱することができる。

この合流した冷媒は最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここでインジェクション冷媒は圧縮機１１の内部で吸熱するため、第二吸入管２３に吸入される前のインジェクション冷媒の状態は、従来例よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガス（冷媒）は、インジェクション冷媒と熱交換することで冷却されてから密閉容器１００の外部に吐出される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

なお、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に高段側吐出マフラー室１８０Ｈの中に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出されて中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスと熱交換する構成とすることもできる。また、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に高段側吐出マフラー室１８０Ｈの中に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された冷媒とインジェクション冷媒とが合流して中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の内部で、高段側圧縮機構部１１Ｈからの吐出ガスと熱交換する構成とすることもできる。

実施例４では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図４は、実施例４にかかる空調機における圧縮機の詳細構成を説明するための断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施例にかかる圧縮機１１においては、圧縮機１１内での冷媒の熱交換を行うために第二吸入管２３が密閉容器１００の底部の潤滑油溜め部２６０の中に配置されたパイプとして延長され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに接続されている。

また、圧縮機におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図４において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図４を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、密閉容器１００の底部の潤滑油溜め部２６０の中に配置されたパイプに送られ、ここを通過する間に密閉容器１００の底部の潤滑油と熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから低段側吐出マフラー室１８０Ｌに送られる。そして、インジェクション冷媒は低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）と合流する。合流したガスは中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

その後、この合流した冷媒は、高段側圧縮機構部１１Ｈで最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここでインジェクション冷媒は圧縮機１１の内部で吸熱するため、第二吸入管２３に吸入される前のインジェクション冷媒の状態は、従来例よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、密閉容器１００の底部の潤滑油はインジェクション冷媒と熱交換することで冷却される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。また、潤滑油とインジェクション冷媒とが直接熱交換することで潤滑油の温度をより低くでき、摺動部の焼き付き防止効果がより大きくなる。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

実施例５では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図５は、実施例５にかかる空調機における圧縮機の詳細構成を説明するための断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施例にかかる圧縮機１１においては、冷媒の熱交換を行うために第二吸入管２３が密閉容器１００の外面に螺旋状に配置されたパイプとして延長され、中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に接続されている。

また、圧縮機におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図５において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図５を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出され、中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、密閉容器１００の外周部に配置されたパイプ部分を通過する際に密閉容器１００を介して内部の高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出ガスと熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガス（冷媒）と合流する。

この合流した冷媒は最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここでインジェクション冷媒は密閉容器１００の外周部を通過する際に吸熱するため、第二吸入管２３に吸入される前のインジェクション冷媒の状態は、従来例よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガス（冷媒）は、インジェクション冷媒と密閉容器１００を介して熱交換することで冷却されてから密閉容器１００の外部に吐出される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。また、本実施例にかかる圧縮機１１においては、圧縮機内部構造を簡素にできる効果がある。

なお、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に密閉容器１００の外面に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出されて中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の外面の一部と熱交換する構成とすることもできる。また、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に密閉容器１００の外面に配置して、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された冷媒とインジェクション冷媒とが合流して中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の外面の一部と熱交換する構成とすることもできる。

実施例６では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図６は、実施例６にかかる空調機における圧縮機の詳細構成を説明するための断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施例にかかる圧縮機１１は実施例５の変形例であり、第二吸入管２３を圧縮機１１の密閉容器１００の外周部に設けた外面熱交換室２７０に接続し、外面熱交換室２７０は中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に接続されている。この外面熱交換室２７０は、密閉容器１００の外周部の一部をたとえば金属部材により覆うことにより、密閉容器１００の外面部の一部を伝熱面として形成されている。

また、圧縮機におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図６において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図６を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに吐出され、中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、密閉容器１００の外周部に設けた外面熱交換室２７０を通過する際に密閉容器１００を介して内部の高段側圧縮機構部１１Ｈの吐出ガスと熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから中間連絡管２３０のＵ字状の略中央部に送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガス（冷媒）と合流する。

この合流した冷媒は最終吐出圧である高圧まで圧縮された後に高段側吐出マフラー室１８０Ｈを通って密閉容器１００の内部に吐出される。密閉容器１００の内部に吐出された吐出ガス（冷媒）は、さらに吐出管１０１を通って密閉容器１００の外部に吐出される。ここでインジェクション冷媒は密閉容器１００の外周部を通過する際に吸熱するため、第二吸入管２３に吸入される前のインジェクション冷媒の状態は、従来例よりも乾き度を小さくする必要がある。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、高段側圧縮機構部１１Ｈから吐出された吐出ガス（冷媒）は、インジェクション冷媒と密閉容器１００を介して熱交換することで冷却されてから密閉容器１００の外部に吐出される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。また、本実施例にかかる圧縮機１１においては、圧縮機内部構造を簡素にできる効果がある。

なお、中間連絡管２３０の一部を密閉容器１００の外周部に設けた外面熱交換室２７０として、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出されて中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の外面の一部と熱交換する構成とすることもできる。また、中間連絡管２３０の一部を上記の第二吸入管２３と同様に密閉容器１００の外周部に設けた外面熱交換室２７０として、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された冷媒とインジェクション冷媒とが合流して中間連絡管２３０を流れる冷媒を圧縮機１１の外面の一部と熱交換する構成とすることもできる。

実施例７では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図７−１は、実施例７にかかる圧縮機の構成を説明するための断面図である。図７−２は、実施例７にかかる圧縮機の低段側端板１６０Ｌの構成を説明するための図であり、低段側端板１６０Ｌの横断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

実施例１においては図１−２に示すように実施例１では第二吸入管２３が密閉容器１００の内部において圧縮部１２０とモータ１１０との間に配置されたパイプとして延長されているのに対し、実施例７では図７−２に示すように第二吸入管２３は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに接続している。

また、図１−４に示すように低段側吐出マフラー室１８０Ｌは左右が連通状態とされた１つの空間であるのに対し、実施例７においては図７−２に示すように左右のマフラー室は隔離されて２つの低段側吐出マフラー室１８０Ｌｃと低段側吐出マフラー室１８０Ｌｄとからなる。２つの低段側吐出マフラー室１８０Ｌｃ、１８０Ｌｄは、低段側圧縮機構部１１Ｌと高段側圧縮機構部１１Ｈを接続する中間連絡通路の一部である連絡管２３０ａにより接続されている。そして、連絡管２３０ａは密閉容器１００の底部の潤滑油中に配置されている。

また、圧縮機１１におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図７−１において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図７−１および図７−２を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌｃに吐出される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌｃに送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）と合流する。合流したガスは、密閉容器１００の底部の潤滑油中に配置された連絡管２３０ａに送られ、ここを通過する間に密閉容器１００の底部の潤滑油と熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから低段側吐出マフラー室１８０Ｌｄに送られる。そして、中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、インジェクション冷媒と低段側圧縮機構部１１Ｌからの吐出ガスとは低段側吐出マフラー室１８０Ｌｃ内で合流してから、潤滑油中に配置されている連絡管２３０ａに流れる。そして、この合流したガスは、密閉容器１００の底部の潤滑油と熱交換して低段側吐出マフラー室１８０Ｌｄに流れ、中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。

これにより、密閉容器１００の底部の潤滑油はこの合流したガスと熱交換することで冷却され、密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

以上の実施例７の効果を、図１−７および図７−３に示す圧力−エンタルピ線図を用いて説明する。図７−３は、実施例７の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルを表した圧力−エンタルピ線図であり、インジェクション冷媒と低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）とが合流した冷媒で圧縮機を冷却した場合を表した圧力−エンタルピ線図である。なお、図７−３は、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合の冷凍サイクルについて示している。

実施例７に対応した図７−３では、インジェクションサイクルにおけるインジェクションガスと低段側圧縮機構部の吐出ガスとが合流した冷媒（Ｌ）と、高段側圧縮機構部の吐出ガス（Ｄ１）と、で熱交換する。熱交換の結果、それぞれ（Ｌ）から（Ｓ２）に、（Ｄ１）から（Ｄ２）に状態が変化する。これによって実施例７においては（図７−３）、本発明の熱交換をしない従来の内部熱交換式ガスインジェクションサイクルの場合（図１−７）と比べて密閉容器１００からの吐出ガス（Ｄ２）温度が低くなる。したがって、実施例７では密閉容器１００全体の温度が低下する。また、暖房能力に対応する熱交換域すなわち（Ｄ２）と（Ｃ１）とのエンタルピ差のうち二相状態の割合が増えるため、熱交換効率が良くなり、システムとして効率が向上する。

実施例８では、本発明にかかる空調機の他の実施例について説明する。図８−１は、実施例８にかかる圧縮機１１の構成を説明するための断面図である。図８−２は、実施例８にかかる圧縮機１１の低段側端板１６０Ｌの構成を説明するための図であり、低段側端板１６０Ｌの横断面図である。なお、本実施例にかかる空調機の冷凍サイクルの構成は、圧縮機の一部分を除いて実施例１の場合と同様であるため、上述した実施例１における説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

実施例１においては図１−２に示すように実施例１では第二吸入管２３が密閉容器１００の内部において圧縮部１２０とモータ１１０との間に配置されたパイプとして延長されているのに対し、実施例８では図８−２に示すように第二吸入管２３は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌに接続している。そして、本実施例においては、低段側マフラーカバー１７０Ｌにフィン２８０を設けている。

また、図１−４に示すように低段側吐出マフラー室１８０Ｌは左右が連通状態とされ、中間連絡管２３０と接続する１つの空間であるのに対し、実施例８における低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅは図８−２に示すように冷媒の流れが低段側吐出マフラー室１８０Ｌ内を略一周循環するように構成されている。

また、圧縮機１１におけるその他の構成は実施例１の場合と同様であるため、図８−１において実施例１の場合と同じ符号を付すことで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図８−１および図８−２を参照して、圧縮機１１内における冷媒の流れについて説明する。蒸発器（吸熱器）１９で過熱状態となった基本サイクル用の冷媒は、四方弁３３、アキュムレータを介して第一吸入管３１に送られる。そして、第一吸入管３１から低段側圧縮機構部１１Ｌに入った基本サイクル用の冷媒は、低段側圧縮機構部１１Ｌで中間圧まで圧縮され、低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅに吐出される。

一方、第二吸入管２３を流れてきたインジェクション冷媒は、低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅに送られ、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）と合流する。合流したガスは、低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅにおいて密閉容器１００の底部の潤滑油と熱交換することで吸熱して乾き度を大きくしてから中間連絡管２３０を通って高段側圧縮機構部１１Ｈに吸入される。ここで、インジェクション冷媒の温度は低段側圧縮機構部１１Ｌの吐出ガス温度より低いため、インジェクション冷媒を低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅにインジェクションするだけでも低段側吐出マフラー室１８０Ｌｅの温度が下がり、潤滑油との熱交換が促進される。これも本発明の範囲であるが、本実施例のように低段側マフラーカバー１７０Ｌにフィン２８０を設けていることにより、より熱交換が促進される。

上述したように、本実施例にかかる圧縮機１１においては、密閉容器１００の底部の潤滑油は、低段側圧縮機構部１１Ｌから吐出された吐出ガス（冷媒）とインジェクション冷媒とが合流したガスと熱交換することで冷却される。これによって密閉容器１００全体の温度が低下する。したがって、本実施例にかかる空調機においては、運転圧力比の限界をより大きくすることが可能であり、低外気温条件でも十分な暖房吹き出し温度を得ることができる。また、本実施例にかかる空調機においては、圧縮機１１の回転数の限界をより高くすることが可能となり、暖房能力も向上する。

また、一般的に低段側マフラーカバー１７０Ｌは鉄系金属材料により構成されるが、低段側マフラーカバー１７０Ｌを、より熱伝導率の大きい銅、黄銅、アルミニウム等の材料により構成することで熱交換を促進して本発明の効果を向上することも有効である。

また、基本となるガスインジェクションサイクルにおいて内部熱交換器を用いる方式でなく、放熱器下流の膨張機構によって中間圧力まで減圧した後に気液分離器でガスと液を分離し、ガスおよび一部の適正量の液を同時にインジェクションさせる方式のサイクルでも効果は同じである。

なお、上述した実施例１〜８における図面においては断熱材の記載を省略しているが、実際の運用においては圧縮機１１を断熱材で覆った状態で使用する。

以上のように、本発明にかかるインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機は、低外気温条件においての使用に有用である。

１１ 圧縮機
１１Ｈ 高段側圧縮機構部
１１Ｌ 低段側圧縮機構部
１３ 凝縮器（放熱器）
１５ 第一膨張機構部
１７ 第二膨張機構部
２１ 基本サイクル配管
２１ａ 基本サイクル配管
２３ 第二吸入管
２５ 分岐管
２７ インジェクション配管
２７ａ インジェクション配管
２９ 内部熱交換器
３１ 第一吸入管
３３ 四方弁
１００ 密閉容器
１０１ 吐出管
１０３ 接続管
１０５ 接続管
１０７ 接続管
１１０ モータ
１１１ ステータ
１１３ ロータ
１１５ 駆動軸
１２０ 圧縮機構部
１２０ 圧縮部
１２１Ｌ シリンダ
１２１Ｈ 高段側シリンダ
１２１Ｌ 低段側シリンダ
１２３Ｌ シリンダボア
１２５Ｌ ピストン
１２７Ｌ ベーン
１２９Ｌ スプリング
１３１Ｌ 吸入室
１３１Ｈ 吸入室
１３３Ｌ 圧縮室
１３５Ｌ 吸入孔
１５０ 中間仕切り板
１６０Ｈ 高段側端板
１６０Ｌ 低段側端板
１７０Ｈ 高段側マフラーカバー
１７０Ｌ 低段側マフラーカバー
１８０Ｈ 高段側吐出マフラー室
１８０Ｌ 低段側吐出マフラー室
１８０Ｌａ 低段側吐出マフラー室
１８０Ｌｂ 低段側吐出マフラー室
１８０Ｌｃ 低段側吐出マフラー室
１８０Ｌｄ 低段側吐出マフラー室
１８０Ｌｅ 低段側吐出マフラー室
１９０Ｈ 高段側吐出孔
１９０Ｌ 低段側吐出孔
２００Ｈ 高段側吐出弁
２００Ｌ 低段側吐出弁
２０３ リベット
２１０Ｈ 高段側マフラー吐出孔
２１０Ｌ 低段側マフラー吐出孔
２２０ 温度センサー
２３０ 中間連絡管
２３０ａ 連絡管
２４０ 温度センサー
２５０ アキュムレータ
２５１ アキュムホルダー
２５３ アキュムバンド
２５５ システム接続管
２６０ 潤滑油溜め部
２７０ 外面熱交換室
２８０ フィン

Claims (10)

1. 圧縮機と、放熱器と、絞り量可変である第一膨張機構と、吸熱器と、前記圧縮機と放熱器と第一膨張機構と吸熱器とを順に接続して冷媒を循環させる基本サイクル配管と、前記基本サイクル配管における前記放熱器と前記第一膨張機構との間に配置される分岐管と、絞り量可変である第二膨張機構と、前記第二膨張機構を介して前記分岐管と前記圧縮機とを接続してインジェクション冷媒を循環させるインジェクション配管と、前記基本サイクル配管における前記分岐管と前記第一膨張機構との間の少なくとも一部と、前記インジェクション配管における前記第二膨張機構と前記圧縮機との間の少なくとも一部とを、熱交換する内部熱交換器と、を備え、前記第一膨張機構の絞り量および前記第二膨張機構の絞り量により前記内部熱交換器出口のインジェクション冷媒の湿り度を調整可能なヒートポンプシステムに使用され、
   密閉容器と、
   低段側圧縮機構部と、
   高段側圧縮機構部と、
   前記低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部とを駆動するモータと、
   前記低段側圧縮機構部の吸入側に接続して前記インジェクション冷凍サイクル側の低圧冷媒を前記低段側圧縮機構部に導く第一吸入管と、
   前記低段側圧縮機構部の吐出側と前記高段側圧縮機構部の吸入側を連通する中間連絡通路と、
   前記密閉容器に接続されて前記高段側圧縮機構部から前記密閉容器内部に吐出された高圧冷媒を前記インジェクション冷凍サイクル側に吐出するための吐出管と、
   前記インジェクション冷凍サイクル側の湿り冷媒である中間圧インジェクション冷媒を前記中間連絡通路に導く第二吸入管と、
   を有するインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機であって、
   前記低段側圧縮機構部から吐出された冷媒と中間圧インジェクション冷媒とが合流した冷媒と、前記密閉容器の内部または前記密閉容器の外面部と、の間において前記低段側圧縮機構部から吐出された冷媒と前記中間圧インジェクション冷媒とが合流した冷媒が吸熱する熱交換を促進する手段を前記中間連絡通路に備えること、
   を特徴とするインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
2. 前記熱交換を促進する手段は、前記高段側圧縮機構部から前記密閉容器の内部に吐出された高圧冷媒中に配置された前記中間連絡通路の一部であること、
   を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
3. 前記高段側圧縮機構部の吐出側に前記高段側圧縮機構部から高圧冷媒が吐出される高段側吐出マフラー室を備え、
   前記熱交換を促進する手段は、前記高段側吐出マフラー室内に配置された前記中間連絡通路の一部であること、
   を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
4. 前記熱交換を促進する手段は、前記密閉容器の外面部に配置された前記中間連絡通路の一部であること、
   を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
5. 前記熱交換を促進する手段は、前記密閉容器の外面部の一部を覆って密閉容器の外面部の一部を伝熱面として形成された外面熱交換室であること、
   を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
6. 前記低段側圧縮機構部の吐出側に前記低段側圧縮機構部から冷媒が吐出される低段側吐出マフラー室を備え、
   前記低段側吐出マフラー室内に前記第二吸入管を開口接続したこと、
   を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
7. 前記低段側吐出マフラー室を形成するマフラー部材に前記低段側吐出マフラー室の外部との熱交換を促進する熱交換手段を設けたこと、
   を特徴とする請求項６に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
8. 前記マフラー部材は、鉄系金属より熱伝導率の大きい材料からなること、
   を特徴とする請求項７に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
9. 前記高段側圧縮機構部の吐出側に配置されて前記高段側圧縮機構部から高圧冷媒が吐出される高段側吐出マフラー室と、
   前記高段側吐出マフラー室から前記密閉容器の内面に向けて前記高圧冷媒を吐出する吐出孔と、
   前記密閉容器を介して前記吐出孔に対向する前記密閉容器の外面部に配置された温度センサーと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。
10. 前記中間連絡通路の一部である中間連絡管を前記密閉容器の外部に配置し、
    前記中間連絡管の外面に温度センサーを備えること、
    を特徴とする請求項１に記載のインジェクション対応２段圧縮ロータリ圧縮機。

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