JP6594707B2 - ２段圧縮冷凍システム - Google Patents

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Description

本発明は、密閉ハウジング内に低段圧縮機、高段圧縮機および電動モータを設け、低段圧縮機で圧縮した中間圧冷媒を密閉ハウジング内に吐出し、その中間圧冷媒を高段圧縮機で圧縮して吐出する２段圧縮機を備えた２段圧縮冷凍システムに関するものである。
上記のような２段圧縮冷凍システムとして、従来、特許文献１，２等に示すようにものが提案されている。特許文献１には、密閉ハウジング内の下方部に低段圧縮機、上方部に高段圧縮機を設け、低段圧縮機で圧縮された中間圧冷媒を圧縮機外部に取り出し、中間冷却器で冷却した後、エコノマイザである内部熱交換器（過冷却熱交換器）を経た中間圧の冷媒ガスと共に高段圧縮機の吸込み口に導入し、２段圧縮して圧縮機外部に吐出するとともに、その吐出配管中に設けられている油分離器で冷媒ガス中の油を分離し、分離した油を油冷却器、油戻し配管を経て２段圧縮機の密閉ハウジング内にリターンするようにしたものが開示されている。
また、上記特許文献２には、密閉ハウジング内の下方部に低段圧縮機、上方部に高段圧縮機、その中間部に電動モータを設け、低段圧縮機で圧縮した中間圧冷媒を密閉ハウジング内に吐き出し、その中間圧冷媒ガスを高段圧縮機により吸入し、２段圧縮して圧縮機外部に吐出するとともに、その吐出配管中に設けられている油分離器で冷媒ガス中の油を分離し、その油をエコノマイザである気液分離器を経た中間圧の冷媒ガス（インジェクションガス）と合流した後、中間圧下の密閉ハウジング内に導入するようにしたものが開示されている。
特開２０１１−７３５１号（特許第５５８６８８０号）公報 特開２０１１−２３２０００号（特許第５７０５４５５号）公報
上記の如く２段圧縮冷凍システムにおいては、低段圧縮機に吸入される低圧の冷媒ガスが油分離器から２段圧縮機にリターンされる高温の油により加熱され、比体積が大きくなって吸入ガスの重量が減少し、吸入効率が低下することによる能力の低下を抑制することが重要である。また、高段圧縮機は圧縮作用により高温となるが、密閉ハウジングからの放熱を妨げないことにより高段圧縮機の過熱を防止し、２段圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度の異常上昇を抑制する必要がある。
しかし、特許文献１に示すものでは、低段圧縮機で圧縮された中間圧冷媒を圧縮機外部に取り出し、中間冷却器で冷却してエコノマイザからのインジェクションガスと共に２段圧縮機に戻し、高段圧縮機で２段圧縮するとともに、油分離器で冷媒ガスから分離した油を油冷却器、油戻し配管を経て段圧縮機の密閉ハウジング内に戻すことにより、圧縮機内での高温のリターン油による吸入ガスの加熱、それによる吸入効率の低下、能力の低下を抑制するようにしているが、中間冷却器や油冷却器が必要であり、構成機器の増加、構成の複雑化、コストアップの要因となる等の課題があった。
また、特許文献２に示すものでは、油分離器で分離された高温の油を、エコノマイザである気液分離器を経た中間圧のインジェクションガスと合流し、高段圧縮機近傍で密閉ハウジング内にリターンするようにしており、油をインジェクションガスにより冷却して密閉ハウジング内に戻すことができるため、高温の油による吸入ガスや高段圧縮機の加熱を抑制することができる反面、油分離器で折角冷媒ガス中から分離した油を再び冷媒ガスと混合することになり、その混合ガスをリターン部近傍の高段圧縮機で吸入、圧縮して外部に吐出することになるため、圧縮機からの油上がりを助長し、油循環率が増加傾向となることから、油分離器の高性能化が必要となる等の課題があった。
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、中間冷却器や油冷却器を用いることなく、油分離器からリターンする高温の油による２段圧縮機内部での吸入ガスの加熱や高段圧縮機の過熱を抑え、能力の低下や構成の複雑化等を防止し得る２段圧縮冷凍システムを提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明の２段圧縮冷凍システムは、以下の手段を採用している。
すなわち、本発明にかかる２段圧縮冷凍システムは、密閉ハウジング内の下方部に低段圧縮機、上方部に高段圧縮機、中間部に電動モータを設け、前記低段圧縮機で圧縮した中間圧冷媒を前記密閉ハウジング内に吐出し、その中間圧冷媒を前記高段圧縮機で吸入、圧縮して吐出する２段圧縮機と、前記２段圧縮機からの吐出配管に設けられ、圧縮された冷媒ガス中に含まれる油を分離する油分離器と、前記油分離器で分離された油を中間圧下の前記密閉ハウジング内にリターンする油戻し配管と、冷媒回路中のガスクーラ下流に設けられているエコノマイザを構成する気液分離器または内部熱交換器からの中間圧冷媒ガスを前記２段圧縮機の前記密閉ハウジング内にインジェクションするガスインジェクション配管と、備え、前記油戻し配管および前記ガスインジェクション配管は、前記２段圧縮機の前記低段圧縮機と前記高段圧縮機との間で個別に前記密閉ハウジング内に連通接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、２段圧縮機の低段圧縮機で圧縮、吐出される中間圧冷媒ガスの雰囲気下とされた密閉ハウジング内の低段圧縮機と高段圧縮機との間にて、個別に連通接続されている油戻し配管およびガスインジェクション配管から、それぞれ個別に密閉ハウジング内に対し油分離器で分離された油をリターンすることができるとともに、エコノマイザを構成する気液分離器または内部熱交換器を介して抽出された中間圧の冷媒ガスをインジェクションすることができ、これにより、高温のリターン油が高段圧縮機の放熱を阻害する虞がなく、高段圧縮機の放熱性能を維持しその過熱を防ぐことができると同時に、温度の低いインジェクションガスにより高温のリターン油を冷却し、そのリターン油が低段圧縮機への吸入ガスを加熱することによる吸入効率の低下、圧縮機能力の低下を抑制することができる。従って、中間冷却器や油冷却器を用いることなく、油分離器からのリターン油による２段圧縮機内部での吸入ガスの加熱や高段圧縮機の過熱を抑制し、能力の低下を防止することができるとともに、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、高段圧縮機から離れた位置で油分離器からの油を密閉ハウジング内にリターンするようにしているため、リターン油が高段圧縮機に吸入されて油上がりするのを防止し、油循環量を低減することができる。
さらに、本発明の２段圧縮冷凍システムは、上記の２段圧縮冷凍システムにおいて、前記油戻し配管および前記ガスインジェクション配管は、前記密閉ハウジング内の前記低段圧縮機と前記電動モータとの間の空間部に連通接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、油戻し配管およびガスインジェクション配管が、密閉ハウジング内の低段圧縮機と電動モータとの間の空間部に連通接続されているため、油戻り配管およびガスインジェクション配管の双方を高段圧縮機から十分離れた位置で密閉ハウジング内に連通接続することにより、高温のリターン油による高段圧縮機の加熱を阻止し、その過熱を防ぐことができるとともに、同じ空間部に温度の低い中間圧の冷媒ガスをインジェクションすることにより、高温のリターン油を確実に冷却することができる。従って、低段圧縮機２１に吸入される冷媒ガスの加熱を効果的に抑制し、吸入効率の低下、それによる能力の低下を最小限化することができる。また、リターン油が高段圧縮機に吸入されることによる油上がりを効果的に抑制することができる。
さらに、本発明の２段圧縮冷凍システムは、上述のいずれかの２段圧縮冷凍システムにおいて、前記油戻し配管は、前記低段圧縮機に対する吸入配管の接続位置と対向する反対側位置で前記密閉ハウジング内に連通接続され、前記ガスインジェクション配管は、前記油戻し配管の連通接続位置と対向する反対側位置で前記密閉ハウジング内に連通接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、油戻し配管が、低段圧縮機に対する吸入配管の接続位置と対向する反対側位置で密閉ハウジング内に連通接続され、ガスインジェクション配管が、油戻し配管の連通接続位置と対向する反対側位置で密閉ハウジング内に連通接続されているため、油分離器からの高温の油を低段圧縮機の吸入配管接続位置からの離れた位置で密閉ハウジング内にリターンし、高温のリターン油による吸入ガスの加熱を最小限化することができるとともに、ガスインジェクション配管を低段圧縮機の吸入配管位置に近づけ、低温のインジェクションガスで低段圧縮機の吸入ポートおよび吸入配管周りを覆うことによって吸入ガスの加熱を効果的に抑制することができる。従って、吸入ガスが加熱されることによる吸入効率の低下、それによる能力の低下を最小限化し、２段圧縮機の高効率化、高能力化を図ることができる。
さらに、本発明の２段圧縮冷凍システムは、上述のいずれかの２段圧縮冷凍システムにおいて、前記２段圧縮機の前記低段圧縮機は、吸入配管を介して直接低圧の冷媒ガスを吸入し、圧縮した中間圧の冷媒ガスを前記密閉ハウジング内に吐き出す構成のロータリ式圧縮機とされ、前記高段圧縮機は、前記密閉ハウジング内の中間圧冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出チャンバーに吐出し、その高圧冷媒ガスを直接圧縮機外部に吐き出す構成のスクロール式圧縮機とされていることを特徴とする。
本発明によれば、２段圧縮機の低段圧縮機が、吸入配管を介して直接低圧の冷媒ガスを吸入し、圧縮した中間圧の冷媒ガスを密閉ハウジング内に吐き出す構成のロータリ式圧縮機とされ、高段圧縮機が、密閉ハウジング内の中間圧冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出チャンバーに吐出し、その高圧冷媒ガスを直接圧縮機外部に吐き出す構成のスクロール式圧縮機とされているため、低段圧縮機を密閉ハウジング内の下方部位に設けられ、吸入配管を介して直接低圧の冷媒ガスを吸入し、圧縮した冷媒ガスを密閉ハウジング内に吐き出す構成とした広く実用に供されている信頼性の高いロータリ式圧縮機とし、高段圧縮機を密閉ハウジング内の上方部位に設けられ、密閉ハウジング内の冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出チャンバーに吐出し、その高圧冷媒ガスを直接圧縮機外部に吐き出す構成とした広く実用に供されている信頼性の高いスクロール式圧縮機とすることにより、２段圧縮機としての信頼性および性能を確保しつつ、その密閉ハウジングに対して直接油戻し配管およびガスインジェクション配管を連通接続した構成とすることにより、システムとしての構成の簡素化を図りながら、２段圧縮機での吸入ガスの加熱や高段圧縮機の過熱、油上がり等を抑制することができる。従って、システムとしての信頼性および能力を向上し、２段圧縮冷凍システムの高効率化、高性能化を図ることができる。
本発明によると、高温のリターン油が高段圧縮機の放熱を阻害する虞がなく、高段圧縮機の放熱性能を維持しその過熱を防ぐことができると同時に、温度の低いインジェクションガスにより高温のリターン油を冷却し、そのリターン油が低段圧縮機への吸入ガスを加熱することによる吸入効率の低下、圧縮機能力の低下を抑制することができるため、中間冷却器や油冷却器を用いることなく、油分離器からのリターン油による２段圧縮機内部での吸入ガスの加熱や高段圧縮機の過熱を抑制し、能力の低下を防止することができるとともに、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、高段圧縮機から離れた位置で油分離器からの油を密閉ハウジング内にリターンするようにしているため、リターン油が高段圧縮機に吸入されて油上がりするのを防止し、油循環量を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る２段圧縮冷凍システムの構成図である。 上記２段圧縮冷凍システムに用いられる２段圧縮機の縦断面図である。
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る２段圧縮冷凍システムの構成図が示され、図２には、その２段圧縮冷凍システムに用いられる２段圧縮機の縦断面図が示されている。
本実施形態に係る２段圧縮冷凍システム１は、図１に示すように、２段圧縮機２と、油分離器（オイルセパレータ）３と、放熱器（ガスクーラ）４と、第１膨張弁（減圧装置）５と、気液分離器（中間圧レシーバ）６と、第２膨張弁（減圧装置）７と、蒸発器（エバポレータ）８とを順次冷媒配管９を介して接続することにより閉サイクルの冷媒回路１０を構成している。かかる冷媒回路１０自体は、よく知られたものである。
上記冷媒回路１０には、油分離器（オイルセパレータ）３で冷媒ガスから分離された油を２段圧縮機２にリターンする、運転時に開となる電磁弁１１および流量調整用のキャビラリチューブ１２を備えた油戻し配管１３が、油分離器３と２段圧縮機２間に連通接続されている。また、気液分離器（中間圧レシーバ）６に対しては、気液分離器６内部で分離された中間圧の冷媒ガスを、２段圧縮機２の密閉ハウジング２０内にインジェクションするガスインジェクション配管１４が、気液分離器６と２段圧縮機２の密閉ハウジング２０間に連通接続されている。
この気液分離器６は、第１膨張弁（減圧装置）５により中間圧に減圧された冷媒を気液分離し、分離された中間圧の冷媒ガスを、２段圧縮機２で圧縮されている中間圧の冷媒ガス中にインジェクションするエコノマイザサイクルを構成するものであり、気液分離方式のエコノマイザとして作用するものである。
上記２段圧縮機２は、密閉ハウジング２０内の下方部に低段圧縮機２１、上方部に高段圧縮機２２、その中間部に両圧縮機２１，２２を駆動する電動モータ２３を固定配置したものとされている。電動モータ２３は、密閉ハウジング２０内に焼嵌め、圧入等により固定設置されたステータ２４と、その内周部にエアギャップを介して設けられるロータ２５とから構成されており、ロータ２５には、下方部に偏心クランク部２６Ａを有し、上端部にクランクピン部２６Ｂを有する駆動軸２６が一体に設けられている。
電動モータ２３の下方部位に配設される低段圧縮機２１は、ロータリ式圧縮機とされており、密閉ハウジング２０内に固定設置されるシリンダ本体２７と、その上下面に固定設置され、シリンダ室２８を区画する上部軸受２９および下部軸受３０と、駆動軸２６の偏心クランク部２６Ａに嵌合され、シリンダ室２８内を回動するロータ３１と、シリンダ室２８内を吸入側と吐出側とに仕切る図示省略のベーンおよびベーン押えバネと、吐出チャンバー３２等を備え、吸入ポート３３に連通接続される吸入配管９Ｂを介して冷媒回路１０側から吸入した低圧の冷媒ガスを中間圧まで圧縮し、吐出チャンバー３２を経て密閉ハウジング２０内に吐出する構成とされている。かかるロータリ式圧縮機は、よく知られたものである。
また、電動モータ２３の上方部位に配設される高段圧縮機２２は、スクロール式圧縮機とされており、密閉ハウジング２０内に固定設置される軸受フレーム３４と、軸受フレーム３４上に固定設置される固定スクロール３５と、この固定スクロール３５に噛み合わされるとともに、軸受フレーム３４のスラスト軸受部で摺動自在に支持され、軸受フレーム３４に支持されている駆動軸２６のクランクピン部２６Ｂにドライブブッシュ等を介して連結されることにより、公転旋回駆動される旋回スクロール３６と、旋回スクロール３６の自転を阻止するオルダムリング３７と、固定スクロール３５に設けられている吐出ポート３８を開閉する吐出弁３９と、カバー４０で形成された吐出チャンバー４１と、吐出チャンバー４１に連通接続された吐出管４２等を備えている。
この高段圧縮機２２は、低段圧縮機２１で圧縮され、密閉ハウジング２０内に吐出された中間圧の冷媒ガスを吸入し、２段圧縮して高温、高圧の圧縮ガスとして吐出チャンバー４１内に吐出し、そこから吐出管４２を介して２段圧縮機２に接続されている冷媒回路１０側の吐出配管９Ａへと吐き出すものである。なお、かかる高段圧縮機２２を構成するスクロール式圧縮機自体も、よく知られたものである。
さらに、上記駆動軸２６の下端部には、低段圧縮機２１の下部軸受３０との間で構成された容積型の油ポンプ４３が設けられており、密閉ハウジング２０内の底部に充填されている潤滑油（油）４４を駆動軸２６中に設けられている給油孔４５を介して、低段圧縮機２１、高段圧縮機２２の摺動部位に給油し、各摺動部位を潤滑可能としている。
上記構成の２段圧縮機２において、低段圧縮機２１および高段圧縮機２２の摺動部位を潤滑した油は、冷媒に対して相溶性を有するため、圧縮される冷媒ガスに溶け込んで冷媒と共に２段圧縮機２から冷媒回路１０側へと吐き出される。しかし、２段圧縮機２内に一定量の油を確保しておくことが潤滑上不可避であり、また、冷媒回路１０側に油が循環すると、放熱器４や蒸発器８等の熱交換器の性能を低下することから、圧縮機２からの油上がりや、冷媒回路１０側への油循環量を極力低減する必要がある。
このため、２段圧縮機２に接続されている吐出配管９Ａ中に油分離器３を設け、冷媒ガス中に含まれる油を分離して冷媒回路１０に循環する油の量を低減するとともに、分離した油を油戻し配管１３を介して２段圧縮機２の密閉ハウジング２０内にリターンするようにしている。この油分離器３で分離された油は、２段圧縮機２から吐出される高温の冷媒ガスと同じ温度となっているため、油分離器３からの油のリターン位置によっては、低段圧縮機２１に冷媒吸入配管９Ｂ、吸入ポート３３を介して吸入される低圧の冷媒ガスを加熱したり、あるいは高段圧縮機２２の放熱を妨げたりする虞がある。
そこで、本実施形態においては、密閉ハウジング２０内の低段圧縮機２１と高段圧縮機２２との間であって、電動モータ２３と低段圧縮機２１との間の空間部２０Ａに連通する油戻し接続管４６を、密閉ハウジング２０に貫通して設け、該油戻し接続管４６に油分離器（オイルセパレータ）３からの油戻し配管１３を連通接続した構成としている。この油戻し接続管４６が設けられる位置は、低段圧縮機２１の吸入ポート３３に対する吸入配管９Ｂの接続位置に対して対向する反対側位置とすることが望ましい。
同時に、本実施形態においては、気液分離器６からの中間圧の冷媒ガスを２段圧縮機２の密閉ハウジング２０内にインジェクションするガスインジェクション配管１４を接続するインジェクション接続管４７を、油戻し接続管４６と対向する反対側位置で密閉ハウジング２０内の空間部２０Ａに貫通して設け、ガスインジェクション配管１４を連通接続した構成としている。従って、ガスインジェクション配管１４も密閉ハウジング２０内の低段圧縮機２１と高段圧縮機２２との間であって、電動モータ２３と低段圧縮機２１との間の空間部２０Ａに連通接続されることになる。
以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
上記２段圧縮機２において、その低段圧縮機（ロータリ式圧縮機）２１に吸入配管９Ｂおよび吸入ポート３３を介して吸込まれた低圧の冷媒ガスは、中間圧まで圧縮され、吐出チャンバー３２を経て密閉ハウジング２０内に吐出される。この中間圧の冷媒ガスは、更に高段圧縮機（スクロール式圧縮機）２２に吸込まれ、２段圧縮されて高温、高圧の冷媒ガスとなり、吐出チャンバー４１内に吐出される。
吐出チャンバー４１に吐出された高温高圧の冷媒ガスは、吐出管４２を介して冷媒回路１０側の吐出配管９Ａに吐出され、下流側の油分離器（オイルセパレータ）３内に供給される。油分離器３では、冷媒ガス中に含まれる油が、例えばサイクロン分離され、油が分離された冷媒ガスは、放熱器（ガスクーラ）４に供給される一方、分離された油は油戻し配管１３を介してキャビラリチューブ１２により一定流量に調整されながら２段圧縮機２の密閉ハウジング２０内にリターンされる。これによって、密閉ハウジング２０内に常に所定量の循環油が確保されるようになる。
放熱器４に供給された冷媒は、外気等との熱交換により冷却された後、第１膨張弁（減圧装置）５を通過する過程で中間圧に減圧、冷却され、一部が液化し気液二相状態となって気液分離器（中間圧レシーバ）６に導入される。ここで気液分離され、分離された中間圧のガス冷媒は、ガスインジェクション配管１４を介して２段圧縮機２の中間圧とされている密閉ハウジング２０内にインジェクションされる。一方、液冷媒は、第２膨張弁（減圧装置）７で更に減圧、冷却され、低圧の気液二相冷媒となって蒸発器（エバポレータ）８に供給される。
蒸発器８に供給された冷媒は、被冷却媒体である空気等と熱交換することによって蒸発され、蒸発ガス化した低圧の冷媒ガスは、蒸発器８から吸入配管９Ｂを介して再び２段圧縮機２の低段圧縮機２１に吸入され、以下同様の動作を繰り返す。蒸発器８で冷媒が蒸発することにより冷却された空気等の被冷却媒体は、被冷却空間等に送られ、被冷却空間の冷房あるいは冷却に供されることになる。
ここで、油分離器３で分離され、油戻し配管１３を介して２段圧縮機２の密閉ハウジング２０内にリターンされる油は高温であり、リターン位置によっては、圧縮作用により高温となっている高段圧縮機２２の放熱を阻害し、あるいは低段圧縮機２１に吸入される低圧の冷媒ガスを加熱し、吸入効率を低下して圧縮機の能力を低下する虞があるが、本実施形態では、油戻し配管１３を低段圧縮機２１と高段圧縮機２２との間であって、低段圧縮機２１と電動モータ２３との間の空間部２０Ａに連通接続しており、該空間部２０Ａに油分離器３で分離された油をリターンするようにしているため、その油で高段圧縮機２２を加熱し、高段圧縮機２２の放熱を阻害するという問題を解消することができる。
しかも、上記した低段圧縮機２１と電動モータ２３との間の空間部２０Ａには、気液分離器６で分離された中間圧の冷媒ガスがガスインジェクション配管１４を介してインジェクションされるようになっている。従って、油戻し配管１３から高温の油がリターンされたとしても、その油を同じ空間部２０Ａにインジェクションされた温度の低い中間圧の冷媒ガスによって冷却することができるため、油分離器３からのリターン油によって低段圧縮機２１に吸入される低圧の冷媒ガスが加熱されることがなく、吸入効率の低下による圧縮機の能力低下を抑制することができる。
このように、本実施形態においては、油戻し配管１３およびガスインジェクション配管１４を、２段圧縮機２の低段圧縮機２１と高段圧縮機２２との間において個別に密閉ハウジング２０内に連通接続しているため、中間冷却器を設けて低段圧縮機２１で圧縮した中間圧の冷媒ガスを冷却したり、油冷却器を設けて油分離器３からの油を冷却したりしなくても、２段圧縮機２内で低段圧縮機２１に吸入される冷媒ガスが加熱されたり、あるいは高段圧縮機２２の放熱を阻害したりすることがなく、能力の低下を防止することができるとともに、構成機器の増加、構成の複雑化等によるコストアップ要因を排除し、システム構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。
また、密閉ハウジング２０内にガスインジェクション配管１４を介してインジェクションされる中間圧の冷媒ガスを、油分離器３からのリターン油とは別々に、かつ高段圧縮機２２から離れた位置で密閉ハウジング２０内にインジェクションできるため、高段圧縮機２２に吸込まれる冷媒ガスの含まれる油の量を低減し、油上がり、ひいては油循環量を低減して、確実に２段圧縮機２内に所要の潤滑油量を確保することができるとともに、油循環量が増加することによるシステム効率の低下を抑制することができる。
更に、油戻り配管１３およびガスインジェクション配管１４の双方を電動モータ２３の下部と低段圧縮機２１との間の空間部２０Ａに連通接続しているため、油戻り配管１３およびガスインジェクション配管１４を高段圧縮機２２から十分離れた位置で密閉ハウジング２０内に連通接続することができるため、高温のリターン油による高段圧縮機２２の加熱を防止し、高段圧縮機２２の放熱性能を確保してその過熱を阻止することができる。また、高温のリターン油を低温のインジェクションガスにより確実に冷却できるため、低段圧縮機２１に吸入される冷媒ガスの加熱を効果的に抑制し、吸入効率の低下、能力の低下を最小限に抑えることができる。
特に、油戻り配管１３を低段圧縮機２１に対する冷媒吸入配管９Ｂの接続位置と対向する反対側位置において、密閉ハウジング２０内の空間部２０Ａに連通接続し、その油戻り配管１３と対向する反対側位置において、ガスインジェクション配管１４を密閉ハウジング２０内の空間部２０Ａに連通接続しているため、油戻り配管１３を低段圧縮機２１に対する冷媒の吸入配管位置から可及的に遠ざけることにより、高温のリターン油による吸入ガスの加熱を最小限に抑えることができるとともに、ガスインジェクション配管１４を低段圧縮機２１に対する冷媒の吸入配管位置に可及的に近づけ、低温のインジェクションガスで低段圧縮機２１の吸入ポート３３および吸入配管９Ａ周りを覆うことにより、吸入ガスの加熱を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、２段圧縮機２の低段圧縮機２１を密閉ハウジング２０内の下方部位に設けられ、吸入配管９Ｂを介して直接低圧の冷媒ガスを吸入し、圧縮した冷媒ガスを密閉ハウジング２０内に吐き出す構成とした広く実用に供されている信頼性の高いロータリ式圧縮機とし、高段圧縮機２２を密閉ハウジング２０内の上方部位に設けられ、密閉ハウジング２０内の中間圧冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出チャンバー４１に吐出し、その高圧冷媒ガスを直接圧縮機外部に吐き出す構成とした広く実用に供されている信頼性の高いスクロール式圧縮機としているため、２段圧縮機２としての信頼性および性能を確保することができる。
そして、その２段圧縮機２の密閉ハウジング２０に対して直接油戻し配管１３およびガスインジェクション配管１４を連通接続した構成としているため、２段圧縮冷凍システムとしての構成の簡素化を図りながら、２段圧縮機２での吸入ガスの加熱や高段圧縮機２２の過熱、油上がり等を抑制することができる。その結果、システムとしての信頼性および能力を向上し、２段圧縮冷凍システムの高効率化、高性能化を図ることができる。
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、上記実施形態では、エコノマイザとして第１膨張弁（減圧装置）５の下流に気液分離器（中間圧レシーバ）６を設け、そこで分離された中間圧の冷媒ガスを、２段圧縮機２で圧縮している冷媒ガス中にインジェクションするエコノマイザサイクルを構成しているが、この気液分離器６に代えて、内部熱交換器（過冷却熱交換器）を設けた、内部熱交換器方式のエコノマイザサイクルとしてもよい。
この内部熱交換器方式のエコノマイザサイクルは、放熱器（ガスクーラ）からの冷媒を一部分流し、その分流冷媒を膨張弁（減圧装置）により減圧した後、内部熱交換器で冷媒回路１０側を流れる冷媒と熱交換させて冷媒回路１０側を流れる冷媒を過冷却し、蒸発した中間圧の分流冷媒ガスを、ガスインジェクション配管１４を介して２段圧縮機２で圧縮している冷媒ガス中にインジェクションする構成としたものであり、気液分離器６を用いたものと同様のエコノマイザ効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、密閉ハウジング２０内の空間部２０Ａに対して、油戻り配管１３を低段圧縮機２１の冷媒吸入配管位置と対向する反対側位置で連通接続し、その油戻り配管１３に対して、ガスインジェクション配管１４を対向する反対側位置で連通接続した構成としているが、対向する反対側位置とは、必ずしも１８０度対向する反対側位置である必要はなく、一定の範囲（例えば、プラスマイナス４５度の範囲）で対向する位置であればよく、それらの本発明に包含されるものとする。
１ ２段圧縮冷凍システム
２ ２段圧縮機
３ 油分離器
４ 放熱器（ガスクーラ）
５ 第１膨張弁（減圧装置）
６ 気液分離器（エコノマイザ）
７ 第２膨張弁（減圧装置）
８ 蒸発器（エバポレータ）
９Ａ 吐出配管
９Ｂ 吸入配管
１０ 冷媒回路
１３ 油戻し配管
１４ ガスインジェクション配管
２０ 密閉ハウジング
２０Ａ 空間部
２１ 低段圧縮機（ロータリ圧縮機）
２２ 高段圧縮機（スクロール圧縮機）
２３ 電動モータ
４１ 吐出チャンバー
４６ 油戻し接続管
４７ インジェクション接続管

Claims (4)

  1. 密閉ハウジング内の下方部に低段圧縮機、上方部に高段圧縮機、中間部に電動モータを設け、前記低段圧縮機で圧縮した中間圧冷媒を前記密閉ハウジング内に吐出し、その中間圧冷媒を前記高段圧縮機で吸入、圧縮して吐出する２段圧縮機と、
    前記２段圧縮機からの吐出配管に設けられ、圧縮された冷媒ガス中に含まれる油を分離する油分離器と、
    前記油分離器で分離された油を中間圧下の前記密閉ハウジング内にリターンする油戻し配管と、
    冷媒回路中のガスクーラ下流に設けられているエコノマイザを構成する気液分離器または内部熱交換器からの中間圧冷媒ガスを前記２段圧縮機の前記密閉ハウジング内にインジェクションするガスインジェクション配管と、備え、
    前記油戻し配管および前記ガスインジェクション配管は、前記２段圧縮機の前記低段圧縮機と前記高段圧縮機との間で個別に前記密閉ハウジング内に連通接続されていて、
    前記油戻し配管および前記ガスインジェクション配管は、前記密閉ハウジング内の前記低段圧縮機と前記電動モータとの間の空間部に連通接続されていることを特徴とする２段圧縮冷凍システム。
  2. 密閉ハウジング内の下方部に低段圧縮機、上方部に高段圧縮機、中間部に電動モータを設け、前記低段圧縮機で圧縮した中間圧冷媒を前記密閉ハウジング内に吐出し、その中間圧冷媒を前記高段圧縮機で吸入、圧縮して吐出する２段圧縮機と、
    前記２段圧縮機からの吐出配管に設けられ、圧縮された冷媒ガス中に含まれる油を分離する油分離器と、
    前記油分離器で分離された油を中間圧下の前記密閉ハウジング内にリターンする油戻し配管と、
    冷媒回路中のガスクーラ下流に設けられているエコノマイザを構成する気液分離器または内部熱交換器からの中間圧冷媒ガスを前記２段圧縮機の前記密閉ハウジング内にインジェクションするガスインジェクション配管と、備え、
    前記油戻し配管および前記ガスインジェクション配管は、前記２段圧縮機の前記低段圧縮機と前記高段圧縮機との間で個別に前記密閉ハウジング内に連通接続されていて、
    前記油戻し配管は、前記低段圧縮機に対する吸入配管の接続位置と対向する反対側位置で前記密閉ハウジング内に連通接続され、前記ガスインジェクション配管は、前記油戻し配管の連通接続位置と対向する反対側位置で前記密閉ハウジング内に連通接続されていることを特徴とする２段圧縮冷凍システム。
  3. 前記２段圧縮機の前記低段圧縮機は、吸入配管を介して直接低圧の冷媒ガスを吸入し、圧縮した中間圧の冷媒ガスを前記密閉ハウジング内に吐き出す構成のロータリ式圧縮機とされ、前記高段圧縮機は、前記密閉ハウジング内の中間圧冷媒ガスを吸入、圧縮して高圧冷媒ガスとして吐出チャンバーに吐出し、その高圧冷媒ガスを直接圧縮機外部に吐き出す構成のスクロール式圧縮機とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２段圧縮冷凍システム。
  4. 前記油戻し配管には、キャピラリチューブが設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の２段圧縮冷凍システム。
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