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JP6791234B2 - Multi-stage compression system - Google Patents

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JP6791234B2 JP2018233790A JP2018233790A JP6791234B2 JP 6791234 B2 JP6791234 B2 JP 6791234B2 JP 2018233790 A JP2018233790 A JP 2018233790A JP 2018233790 A JP2018233790 A JP 2018233790A JP 6791234 B2 JP6791234 B2 JP 6791234B2
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Description

冷媒と油を利用する多段圧縮システム。 A multi-stage compression system that uses refrigerant and oil.

冷凍装置において、作動冷媒によっては、複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構が推奨され、用いられている。複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構においては、冷凍機油を、複数の圧縮機において、適量にコントロールすることが重要である。言い換えると、一つの圧縮機に極度に油が偏在することがないように制御する必要がある。 In the refrigeration system, a multi-stage compression mechanism using a plurality of compressors is recommended and used depending on the working refrigerant. In a multi-stage compression mechanism using a plurality of compressors, it is important to control the refrigerating machine oil in an appropriate amount in the plurality of compressors. In other words, it is necessary to control so that the oil is not extremely unevenly distributed in one compressor.

特許文献1(特開2008-261227号公報)では、低段側および高段側の圧縮機の油面の高さを一定の高さに保つために、高段側の圧縮機で吐出された油を、低段側の圧縮機の冷媒吸入側に戻すことが考えられてきた。 In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-261227), in order to keep the height of the oil level of the compressors on the lower stage side and the upper stage side at a constant height, the oil was discharged by the compressor on the higher stage side. It has been considered to return the oil to the refrigerant suction side of the compressor on the lower stage side.

冷凍装置の圧縮機は運転時、周囲の環境や運転の負荷の変動に伴って、加熱されたり冷却されたりを繰り返している。圧縮機のピストンとシリンダを比較すれば、ピストンの熱容量の方が小さいため、ピストンは容易に加熱されたり冷却されたりし、膨張したり収縮したりする。一方、シリンダは、比較的熱容量が大きいため、温度変化は小さく、変形も少ない。両者の膨張収縮量が違うと、両者の嵌めあいに不具合が生じ、ピストンの動きに障害となる場合がある。 During operation, the compressor of the refrigerating device is repeatedly heated and cooled in accordance with changes in the surrounding environment and the operating load. Comparing the piston and cylinder of a compressor, the heat capacity of the piston is smaller, so the piston is easily heated and cooled, and expands and contracts. On the other hand, since the cylinder has a relatively large heat capacity, the temperature change is small and the deformation is small. If the expansion and contraction amounts of the two are different, a problem may occur in the fitting of the two, which may hinder the movement of the piston.

第1観点の多段圧縮システムは、冷媒と油を利用するものである。多段圧縮システムは、低段圧縮機と、高段圧縮機と、油戻し管とを備えている。低段圧縮機は、冷媒を圧縮する。高段圧縮機は、低段圧縮機で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。油戻し管は、高段圧縮機で排出された油を、低段圧縮機に戻す。ここで、高段圧縮機で排出された油とは、高段圧縮機から直接排出された油だけでなく、高段圧縮機から、他の機器、たとえば、油分離器に一度排出された油を含む。また、低段圧縮機は、圧縮部と、モータと、容器とを有している。圧縮部は、冷媒を圧縮する。モータは、圧縮部を駆動する。容器は、圧縮部と、モータとを収容する。圧縮部は、ピストンと、シリンダとを有している。ピストンは、モータにより駆動される。シリンダは、ピストンを収容する。油戻し管は、容器に接続されている。油戻し管の容器への接続位置は、油戻し管を流れた油が、シリンダ、またはシリンダの上下に接する部材にかかる位置である。ここで、シリンダの上下に接する部材とは、シリンダに直接接する部材と、シリンダに直接接する部材に接する部材を含む。 The multi-stage compression system of the first aspect uses a refrigerant and oil. The multi-stage compression system includes a low-stage compressor, a high-stage compressor, and an oil return pipe. The low-stage compressor compresses the refrigerant. The high-stage compressor further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compressor. The oil return pipe returns the oil discharged from the high-stage compressor to the low-stage compressor. Here, the oil discharged by the high-stage compressor is not only the oil directly discharged from the high-stage compressor, but also the oil once discharged from the high-stage compressor to other equipment, for example, an oil separator. including. Further, the low-stage compressor has a compression unit, a motor, and a container. The compression unit compresses the refrigerant. The motor drives the compression unit. The container houses the compression unit and the motor. The compression unit has a piston and a cylinder. The piston is driven by a motor. The cylinder houses the piston. The oil return pipe is connected to the container. The connection position of the oil return pipe to the container is a position where the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or a member in contact with the upper and lower parts of the cylinder. Here, the members that are in contact with the top and bottom of the cylinder include a member that is in direct contact with the cylinder and a member that is in contact with the member that is in direct contact with the cylinder.

第1観点の多段圧縮システムは、油戻し管よりの高温の油を、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材にかけることができるので、比較的熱容量の大きいシリンダを加熱することができる。したがって、シリンダとピストンとの温度差を抑制することができる。 In the multi-stage compression system of the first aspect, the oil having a high temperature from the oil return pipe can be applied to the cylinder or the members in contact with the upper and lower sides of the cylinder, so that the cylinder having a relatively large heat capacity can be heated. Therefore, the temperature difference between the cylinder and the piston can be suppressed.

第2観点の多段圧縮システムは、第1観点のシステムであって、モータは、圧縮部より上に配置されている。 The multi-stage compression system of the second aspect is the system of the first aspect, and the motor is arranged above the compression part.

第3観点の多段圧縮システムは、第1観点又は第2観点のシステムであって、圧縮部は、さらに、ベーンを有している。ベーンは、ピストンとシリンダの間の空間を仕切る。油戻し管の容器への接続位置は、上面視において、モータの回転の中心から、シリンダの内周におけるベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、モータの回転方向に120°までの範囲内にある。 The multi-stage compression system of the third aspect is the system of the first aspect or the second aspect, and the compression part further has a vane. The vane partitions the space between the piston and the cylinder. The connection position of the oil return pipe to the container is 120 in the rotation direction of the motor, with the direction from the center of rotation of the motor to the center of the notch for accommodating the vanes on the inner circumference of the cylinder as 0 ° in the top view. It is in the range up to °.

第3観点の多段圧縮システムは、圧縮室の吸入孔付近のシリンダを加熱できる。したがって、吸入冷媒によって加熱されるピストン付近のシリンダを加熱することが可能となり、両者の温度差を解消しやすい。 The multi-stage compression system of the third aspect can heat the cylinder near the suction hole of the compression chamber. Therefore, it is possible to heat the cylinder near the piston, which is heated by the suction refrigerant, and it is easy to eliminate the temperature difference between the two.

第4観点の多段圧縮システムは、第1観点〜第3観点のいずれかのシステムであって、油戻し管を流れた油は、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材に、上からかかるように、油戻し管は容器に接続されている。 The multi-stage compression system of the fourth aspect is any of the systems of the first aspect to the third aspect, and the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or the members in contact with the upper and lower parts of the cylinder from above. The oil return pipe is connected to the container.

第4観点の多段圧縮システムは、広い面積でシリンダを加熱することができる。 The multi-stage compression system of the fourth aspect can heat the cylinder over a large area.

第5観点の多段圧縮システムは、第1観点〜第3観点のいずれかのシステムであって、油戻し管の容器への接続位置は、シリンダと同じ高さである。 The multi-stage compression system of the fifth aspect is any of the systems of the first aspect to the third aspect, and the connection position of the oil return pipe to the container is the same height as the cylinder.

第5観点の多段圧縮システムは、シリンダの側面を、油で加熱することができる。シリンダを直接加熱することができ、シリンダの温度の制御が容易になる。 In the multi-stage compression system of the fifth aspect, the side surface of the cylinder can be heated with oil. The cylinder can be heated directly, facilitating control of the cylinder temperature.

第6観点の多段圧縮システムは、第5観点のシステムであって、油戻し管の先端は、容器への接続位置より、シリンダの近くに延びている。 The multi-stage compression system of the sixth aspect is the system of the fifth aspect, and the tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container.

第6観点の多段圧縮システムは、油戻し管の先端が、容器への接続位置より、シリンダの近くに延びているので、より、確実にシリンダを加熱することができる。 In the multi-stage compression system of the sixth aspect, since the tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container, the cylinder can be heated more reliably.

第7観点の多段圧縮システムは、第5観点または第6観点のシステムであって、油戻し管の容器内での油吹出し口は、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材に対向して設けられている。 The multi-stage compression system of the seventh aspect is the system of the fifth or sixth aspect, and the oil outlet in the container of the oil return pipe is provided to face the cylinder or a member in contact with the upper and lower parts of the cylinder. There is.

第7観点の多段圧縮システムは、油戻し管の容器内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ付近に衝突させることが可能である。 In the multi-stage compression system of the seventh aspect, since the oil outlet in the container of the oil return pipe is arranged so as to face the vicinity of the cylinder, it is possible to more reliably collide the hot oil with the vicinity of the cylinder. It is possible.

第1実施形態の冷凍装置1の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit diagram of the refrigerating apparatus 1 of 1st Embodiment. 第1実施形態の低段圧縮機21の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the low-stage compressor 21 of 1st Embodiment. 第1実施形態の低段圧縮機21のAA断面図である。It is an AA sectional view of the low-stage compressor 21 of 1st Embodiment. 第1実施形態の低段圧縮機21のBB断面図である。It is BB sectional view of the low-stage compressor 21 of 1st Embodiment. 第1実施形態の低段圧縮機21のCC断面図である。It is a CC sectional view of the low-stage compressor 21 of 1st Embodiment. 変形例1Aの低段圧縮機21の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the low-stage compressor 21 of the modification 1A. 変形例1Bの低段圧縮機21の縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view of the low-stage compressor 21 of the modification 1B. 変形例1Cの低段圧縮機21の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the low-stage compressor 21 of the modification 1C.

<第1実施形態>
(1)冷凍装置1の冷媒回路
(1−1)冷凍装置1の冷媒回路全体
第1実施形態の冷凍装置1の冷媒回路構成を図1に示す。本実施形態の冷凍装置1は、超臨界域で作動する冷媒である二酸化炭素を用い、二段圧縮式の冷凍サイクルを行う装置である。本実施形態の冷凍装置1は、冷暖房を行う空気調和装置、冷房専用の空気調和装置、冷温水器、冷蔵装置、冷凍貯蔵装置などに用いることができる。
<First Embodiment>
(1) Refrigerant circuit of refrigerating device 1 (1-1) Overall refrigerant circuit of refrigerating device 1 The refrigerant circuit configuration of refrigerating device 1 of the first embodiment is shown in FIG. The refrigerating device 1 of the present embodiment is a device that performs a two-stage compression refrigeration cycle using carbon dioxide, which is a refrigerant that operates in a supercritical region. The freezing device 1 of the present embodiment can be used for an air conditioner for heating and cooling, an air conditioner dedicated to cooling, a water cooler / heater, a refrigerator, a freezing storage device, and the like.

本実施形態の冷凍装置1は、多段圧縮システム20と、四方切換弁5と、熱源側熱交換器2と、ブリッジ回路3と、膨張機構8、9と、利用側熱交換器4と、エコノマイザ熱交換器7とを有している。 The refrigerating device 1 of the present embodiment includes a multi-stage compression system 20, a four-way switching valve 5, a heat source side heat exchanger 2, a bridge circuit 3, expansion mechanisms 8 and 9, a user side heat exchanger 4, and an economizer. It has a heat exchanger 7.

多段圧縮システム20は、冷媒を圧縮する。ガス冷媒は、四方切換弁5、冷媒配管13を経由して、低段圧縮機21の入口の第1アキュムレータ22に導入される。冷媒は、低段圧縮機21、高段圧縮機23により圧縮され、配管18を経由して、四方切換弁5にいたる。 The multi-stage compression system 20 compresses the refrigerant. The gas refrigerant is introduced into the first accumulator 22 at the inlet of the low-stage compressor 21 via the four-way switching valve 5 and the refrigerant pipe 13. The refrigerant is compressed by the low-stage compressor 21 and the high-stage compressor 23, and reaches the four-way switching valve 5 via the pipe 18.

四方切換弁5は、多段圧縮システム20よりの冷媒を、熱源側熱交換器2と利用側熱交換器4のいずれの方向に流すかを切り換える。たとえば、冷凍装置1が空気調和装置であり、冷房運転のときは、冷媒は、四方切換弁5から熱源側熱交換器2(凝縮器)に流れる。熱源側熱交換器2(凝縮器)を流れた冷媒は、ブリッジ回路3の逆止弁3a、配管11、逆止弁11eを経由して、レシーバ6に達する。レシーバ6より液冷媒は、引き続き配管11を流れ、膨張機構9で減圧され、ブリッジ回路3の逆止弁3cを経由して、利用側熱交換器4(蒸発器)へ向かう。利用側熱交換器4(蒸発器)で加熱された冷媒は、四方切換弁5を経由して、再び多段圧縮システム20で圧縮される。一方、暖房運転時は、冷媒は、四方切換弁5から利用側熱交換器4(凝縮器)、ブリッジ回路3の逆止弁3b、配管11、レシーバ6、膨張機構9、ブリッジ回路3の逆止弁3d、利用側熱交換器4(蒸発器)、四方切換弁5の順に流れる。 The four-way switching valve 5 switches in which direction the refrigerant from the multi-stage compression system 20 flows, the heat source side heat exchanger 2 or the user side heat exchanger 4. For example, when the refrigerating device 1 is an air conditioner and the cooling operation is performed, the refrigerant flows from the four-way switching valve 5 to the heat source side heat exchanger 2 (condenser). The refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 2 (condenser) reaches the receiver 6 via the check valve 3a, the pipe 11, and the check valve 11e of the bridge circuit 3. The liquid refrigerant continues to flow from the receiver 6 through the pipe 11, is depressurized by the expansion mechanism 9, and goes to the user side heat exchanger 4 (evaporator) via the check valve 3c of the bridge circuit 3. The refrigerant heated by the user-side heat exchanger 4 (evaporator) is compressed again by the multi-stage compression system 20 via the four-way switching valve 5. On the other hand, during the heating operation, the refrigerant is from the four-way switching valve 5 to the user side heat exchanger 4 (condenser), the check valve 3b of the bridge circuit 3, the pipe 11, the receiver 6, the expansion mechanism 9, and the reverse of the bridge circuit 3. The check valve 3d, the heat exchanger 4 (evaporator) on the user side, and the four-way switching valve 5 flow in this order.

エコノマイザ熱交換器7は、冷媒配管11の途中、レシーバ6と、膨張機構9の間に配置されている。配管11の分岐11aにて、一部の冷媒は分岐して、膨張機構8にて中間圧に減圧される。中間圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器7において、配管11を流れる高圧冷媒によって加熱され、中間インジェクション配管12を経由して、多段圧縮システム20の中間圧の合流部分15bにインジェクションされる。また、レシーバ6より冷媒のガス成分が配管19を経由して、中間インジェクション配管12に合流する。 The economizer heat exchanger 7 is arranged between the receiver 6 and the expansion mechanism 9 in the middle of the refrigerant pipe 11. At the branch 11a of the pipe 11, a part of the refrigerant branches, and the expansion mechanism 8 reduces the pressure to an intermediate pressure. The intermediate-pressure refrigerant is heated by the high-pressure refrigerant flowing through the pipe 11 in the economizer heat exchanger 7, and is injected into the intermediate-pressure confluence portion 15b of the multi-stage compression system 20 via the intermediate injection pipe 12. Further, the gas component of the refrigerant from the receiver 6 joins the intermediate injection pipe 12 via the pipe 19.

(1−2)多段圧縮システム20における冷媒および油の流れ
本実施形態の多段圧縮システム20は、図1に示すように、第1アキュムレータ22と、低段圧縮機21と、インタークーラ26と、第2アキュムレータ24と、高段圧縮機23と、油分離器25と、減圧器31aとを備えている。
(1-2) Flow of Refrigerant and Oil in Multistage Compression System 20 As shown in FIG. 1, the multistage compression system 20 of the present embodiment includes a first accumulator 22, a low stage compressor 21, an intercooler 26, and the like. It includes a second accumulator 24, a high-stage compressor 23, an oil separator 25, and a decompressor 31a.

本実施形態においては、低段圧縮機21で圧縮された冷媒を、さらに、高段圧縮機23で圧縮する。圧縮機21、23は、それぞれ、アキュムレータ22、24を備えている。アキュムレータ22、24は、圧縮機に入る前の冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に吸入されないようにする役割を担う。 In the present embodiment, the refrigerant compressed by the low-stage compressor 21 is further compressed by the high-stage compressor 23. The compressors 21 and 23 are provided with accumulators 22 and 24, respectively. The accumulators 22 and 24 play a role of temporarily storing the refrigerant before entering the compressor and preventing the liquid refrigerant from being sucked into the compressor.

次に、本実施形態の多段圧縮システム20における冷媒、油の流れを、図1を利用して説明する。 Next, the flow of the refrigerant and the oil in the multi-stage compression system 20 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態においては、蒸発器(利用側熱交換器4または熱源側熱交換器2)で加熱された低圧のガス冷媒は、冷媒配管13を経由して、第1アキュムレータ22に流れる。第1アキュムレータ22のガス冷媒は、吸入管14を経由して、低段圧縮機21へと流れる。低段圧縮機21で圧縮された冷媒は、吐出管15aより吐出され、中間圧冷媒配管15を流れ、第2アキュムレータ24に達する。 In the present embodiment, the low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator (utility side heat exchanger 4 or heat source side heat exchanger 2) flows to the first accumulator 22 via the refrigerant pipe 13. The gas refrigerant of the first accumulator 22 flows to the low-stage compressor 21 via the suction pipe 14. The refrigerant compressed by the low-stage compressor 21 is discharged from the discharge pipe 15a, flows through the intermediate pressure refrigerant pipe 15, and reaches the second accumulator 24.

インタークーラ26は、中間圧冷媒配管15の途中に配置されている。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。インタークーラ26は、熱源側熱交換器2と隣接して配置して、共通のファンで空気と熱交換しても良い。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を冷却することにより、冷凍装置1の効率を高める。 The intercooler 26 is arranged in the middle of the intermediate pressure refrigerant pipe 15. The intercooler 26 is a heat exchanger that cools an intermediate pressure refrigerant with, for example, outdoor air. The intercooler 26 may be arranged adjacent to the heat source side heat exchanger 2 and exchange heat with air by a common fan. The intercooler 26 enhances the efficiency of the refrigerating apparatus 1 by cooling the intermediate pressure refrigerant.

また、中間圧冷媒配管15の合流部分15bには、中間インジェクション配管12より、中間圧の冷媒がインジェクションされる。本実施形態においては、中間インジェクション配管12の配管15への合流部分15bは、インタークーラ26の下流側に配置される。中間インジェクションでインジェクションされる冷媒は、配管15を流れる冷媒よりも温度が低い。したがって、中間インジェクションは、配管15を流れる冷媒の温度を低下させ、冷凍装置1の効率を向上させる。 Further, the intermediate pressure refrigerant is injected into the merging portion 15b of the intermediate pressure refrigerant pipe 15 from the intermediate injection pipe 12. In the present embodiment, the merging portion 15b of the intermediate injection pipe 12 with the pipe 15 is arranged on the downstream side of the intercooler 26. The temperature of the refrigerant injected by the intermediate injection is lower than that of the refrigerant flowing through the pipe 15. Therefore, the intermediate injection lowers the temperature of the refrigerant flowing through the pipe 15 and improves the efficiency of the refrigerating device 1.

本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、低段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管32を備えている。油排出管32は、低段圧縮機21と、中間圧の配管15を接続する。油排出管32は、低段圧縮機の油溜まり30aに溜まった過剰の油のみならず油溜まり30aに溜まった過剰の冷媒も排出する。油排出管32の中間圧冷媒配管15との接続部分は、インタークーラ26、および、中間インジェクションの合流部分15bよりも下流部分である。 The multi-stage compression system 20 of the present embodiment further includes an oil discharge pipe 32 for discharging excess oil from the low-stage compressor. The oil discharge pipe 32 connects the low-stage compressor 21 and the intermediate pressure pipe 15. The oil discharge pipe 32 discharges not only the excess oil accumulated in the oil sump 30a of the low-stage compressor but also the excess refrigerant accumulated in the oil sump 30a. The connection portion of the oil discharge pipe 32 with the intermediate pressure refrigerant pipe 15 is a portion downstream of the intercooler 26 and the confluence portion 15b of the intermediate injection.

配管15により第2アキュムレータ24に送られた冷媒は、吸入管16より、高段圧縮機23に導入される。冷媒は、高段圧縮機23において、圧縮されて、高圧となり、吐出管17に吐出される。 The refrigerant sent to the second accumulator 24 by the pipe 15 is introduced into the high-stage compressor 23 from the suction pipe 16. The refrigerant is compressed in the high-stage compressor 23 to a high pressure, and is discharged to the discharge pipe 17.

吐出管17に吐出された冷媒は、油分離器25に流れる。油分離器25は、冷媒と油を分離する。分離された油は、油戻し管31を経由して、低段圧縮機21に戻される。 The refrigerant discharged to the discharge pipe 17 flows to the oil separator 25. The oil separator 25 separates the refrigerant and the oil. The separated oil is returned to the low-stage compressor 21 via the oil return pipe 31.

本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、高段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管33を備えている。油排出管33は、高段圧縮機23と、高段圧縮機23の吐出管17とを接続する。 The multi-stage compression system 20 of the present embodiment further includes an oil discharge pipe 33 for discharging excess oil from the high-stage compressor. The oil discharge pipe 33 connects the high-stage compressor 23 and the discharge pipe 17 of the high-stage compressor 23.

油戻し管31の途中には、減圧器31aが配置されている。減圧器31aは、油分離器25より排出された高圧の油の減圧をするためのものである。減圧器31aは、具体的には、たとえば、キャピラリーチューブが用いられる。 A decompressor 31a is arranged in the middle of the oil return pipe 31. The decompressor 31a is for decompressing the high-pressure oil discharged from the oil separator 25. Specifically, for the decompressor 31a, for example, a capillary tube is used.

なお、油戻し管31の途中に、オイルクーラ(図示せず)が配置されていてもよい。オイルクーラは、油戻し管31を流れる油を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。オイルクーラは、油分離器25より排出された高温の油を冷却するためのものである。本実施形態においても、油の温度が高すぎる場合、運転中にシリンダが十分に加熱され、低温の油を戻した方がよい場合などに利用できる。オイルクーラは、たとえば、熱源側熱交換器2の近傍に配置し、共通のファンで空気と熱交換しても良い。オイルクーラは、たとえば、熱源側熱交換器2の下に配置してもよい。 An oil cooler (not shown) may be arranged in the middle of the oil return pipe 31. The oil cooler is a heat exchanger that cools the oil flowing through the oil return pipe 31 with, for example, outdoor air. The oil cooler is for cooling the high temperature oil discharged from the oil separator 25. Also in this embodiment, it can be used when the temperature of the oil is too high, the cylinder is sufficiently heated during operation, and it is better to return the low temperature oil. The oil cooler may be arranged in the vicinity of the heat source side heat exchanger 2, for example, and may exchange heat with air by a common fan. The oil cooler may be arranged, for example, under the heat source side heat exchanger 2.

なお、本実施形態の油(冷凍機油)は、CO冷媒で用いられる冷凍機油であれば、特に限定されないが、CO2冷媒と非相溶の油が特に適している。冷凍機油の例としては、PAG(ポリアルキレングリコール類)、POE(ポリオールエステル類)などがある。 The oil (refrigerating machine oil) of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a refrigerating machine oil used as a CO 2 refrigerant, but an oil incompatible with the CO 2 refrigerant is particularly suitable. Examples of refrigerating machine oils include PAG (polyalkylene glycols) and POE (polyester esters).

なお、本実施形態の冷凍装置1は2台の圧縮機で二段の圧縮を行っている。3台以上の圧縮機を用いて、二段以上の圧縮を行ってもよい。また、三段以上の圧縮を行っても良い。 The refrigerating apparatus 1 of the present embodiment performs two-stage compression with two compressors. Two or more stages of compression may be performed using three or more compressors. Further, three or more stages of compression may be performed.

(2)圧縮機と圧縮機に接続される配管、装置の構成
本実施形態の低段圧縮機21、高段圧縮機23は、ともに、2シリンダタイプ、かつ、揺動式のロータリー圧縮機である。圧縮機21、23はほとんど同一の構成なので、ここでは、低段圧縮機21を用いて、詳細に説明する。
(2) Configuration of compressor and piping and device connected to the compressor The low-stage compressor 21 and high-stage compressor 23 of this embodiment are both 2-cylinder type and swing-type rotary compressors. is there. Since the compressors 21 and 23 have almost the same configuration, the low-stage compressor 21 will be described in detail here.

図2は、低段圧縮機21の縦断面図、図3〜5は、図2のそれぞれAA〜CCの位置での水平断面図である。ただし、図4のBB断面図において、モータ40の部分は記載されていない。 FIG. 2 is a vertical sectional view of the low-stage compressor 21, and FIGS. 3 to 5 are horizontal sectional views at positions AA to CC of FIG. 2, respectively. However, in the BB sectional view of FIG. 4, the portion of the motor 40 is not described.

低段圧縮機21は、容器30と、圧縮部50と、モータ40と、クランクシャフト60と、ターミナル35と、を有している。 The low-stage compressor 21 includes a container 30, a compression unit 50, a motor 40, a crankshaft 60, and a terminal 35.

(2−1)容器30
容器30は、モータ40の回転軸RAを中心軸として、略円筒状の形状である。容器の内部は機密性が保たれており、運転時に、低段圧縮機21においては中間圧、高段圧縮機23においては高圧の圧力が保持される。容器30の内部の下部は、油(潤滑油)を貯留するための油溜まり30aとなっている。なお、図2では、油溜まり30aの液面を仮に記載しているが、油溜まり30aの液面の高さは一定ではなく、圧縮機の運転中、増減する。
(2-1) Container 30
The container 30 has a substantially cylindrical shape with the rotation axis RA of the motor 40 as the central axis. The inside of the container is kept airtight, and the intermediate pressure is maintained in the low-stage compressor 21 and the high-pressure pressure is maintained in the high-stage compressor 23 during operation. The lower part inside the container 30 is an oil sump 30a for storing oil (lubricating oil). Although the liquid level of the oil sump 30a is tentatively shown in FIG. 2, the height of the liquid level of the oil sump 30a is not constant and increases or decreases during the operation of the compressor.

容器30は、内部に、モータ40と、クランクシャフト60と、圧縮部50とを収容している。容器30の上部には、ターミナル35が配置されている。また、容器30には、冷媒の吸入管14a、14bおよび吐出管15aと、油戻し管31と、油排出管32とが接続されている。 The container 30 houses the motor 40, the crankshaft 60, and the compression unit 50 inside. A terminal 35 is arranged on the upper part of the container 30. Further, the container 30 is connected to the refrigerant suction pipes 14a and 14b and the discharge pipe 15a, the oil return pipe 31, and the oil discharge pipe 32.

(2−2)モータ40
モータ40は、ブラシレスDCモータである。モータ40は、クランクシャフト60を、回転軸RAを中心に回転する動力を発生する。モータ40は、容器30の内部の空間内で、上部の空間の下、圧縮部50の上に配置されている。モータ40は、ステータ41およびロータ42を有する。ステータ41は、容器30の内壁に固定されている。ロータ42は、ステータ41と磁気的な相互作用をすることによって回転する。
(2-2) Motor 40
The motor 40 is a brushless DC motor. The motor 40 generates power to rotate the crankshaft 60 about the rotation shaft RA. The motor 40 is arranged in the space inside the container 30, below the space above, and above the compression section 50. The motor 40 has a stator 41 and a rotor 42. The stator 41 is fixed to the inner wall of the container 30. The rotor 42 rotates by magnetically interacting with the stator 41.

ステータ41は、ステータコア46と、インシュレータ47とを有する。ステータコア46は、鋼製である。インシュレータ47は、樹脂製である。インシュレータ47は、ステータコア46の上下に配置され、巻線が巻かれている。 The stator 41 has a stator core 46 and an insulator 47. The stator core 46 is made of steel. The insulator 47 is made of resin. The insulator 47 is arranged above and below the stator core 46, and windings are wound around the insulator 47.

(2−3)クランクシャフト60
クランクシャフト60は、モータ40の動力を圧縮部50に伝達する。クランクシャフト60は、主軸部61、第1偏心部62a、第2偏心部62bを有する。
(2-3) Crankshaft 60
The crankshaft 60 transmits the power of the motor 40 to the compression unit 50. The crankshaft 60 has a spindle portion 61, a first eccentric portion 62a, and a second eccentric portion 62b.

主軸部61は、回転軸RAと同心である部位である。主軸部61は、ロータ42に固定されている。 The spindle portion 61 is a portion concentric with the rotation shaft RA. The spindle portion 61 is fixed to the rotor 42.

第1偏心部62aおよび第2偏心部62bは、回転軸RAに対して偏心している。第1偏心部62aの形状および第2偏心部62bの形状は、回転軸RAを基準として互いに対称である。 The first eccentric portion 62a and the second eccentric portion 62b are eccentric with respect to the rotation axis RA. The shape of the first eccentric portion 62a and the shape of the second eccentric portion 62b are symmetrical with respect to the rotation axis RA.

クランクシャフト60の下端には、オイルチューブ69が設けられている。オイルチューブ69は、油溜まり30aから油(潤滑油)をくみ上げる。くみ上げられた潤滑油は、クランクシャフト60の内部の油通路を上昇し、圧縮部50の摺動箇所に供給される。 An oil tube 69 is provided at the lower end of the crankshaft 60. The oil tube 69 pumps oil (lubricating oil) from the oil sump 30a. The pumped lubricating oil rises in the oil passage inside the crankshaft 60 and is supplied to the sliding portion of the compression portion 50.

(2−4)圧縮部50
圧縮部50は、2シリンダ型の圧縮機構である。圧縮部50は、第1シリンダ51、第1ピストン56、第2シリンダ52、第2ピストン66、フロントヘッド53、ミドルプレート54、リアヘッド55、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aを有する。
(2-4) Compression unit 50
The compression unit 50 is a two-cylinder type compression mechanism. The compression unit 50 includes a first cylinder 51, a first piston 56, a second cylinder 52, a second piston 66, a front head 53, a middle plate 54, a rear head 55, front mufflers 58a and 58b, and an annular member 53a.

圧縮部50には、第1圧縮室71、第2圧縮室72が形成されている。第1、第2圧縮室は、冷媒が供給され、圧縮される空間である。 A first compression chamber 71 and a second compression chamber 72 are formed in the compression unit 50. The first and second compression chambers are spaces to which the refrigerant is supplied and compressed.

(2−4−1)第1圧縮室71と、第1圧縮室71で圧縮される冷媒の流れ
第1圧縮室71は、図2または5に示すように、第1シリンダ51と、第1ピストン56と、フロントヘッド53と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-1) Flow of refrigerant compressed in the first compression chamber 71 and the first compression chamber 71 The first compression chamber 71 has a first cylinder 51 and a first cylinder 51 as shown in FIG. 2 or 5. It is a space surrounded by the piston 56, the front head 53, and the middle plate 54.

第1シリンダ51には、図5に示すように、吸入孔14e、吐出凹部59、ブッシュ収容穴57a、ブレード移動穴57bが設けられている。第1シリンダ51は、クランクシャフト60の主軸61および第1偏心部62aと、第1ピストン56とを収容する。吸入孔14eは、第1圧縮室71と吸入管14aの内部とを連通させる。ブッシュ収容穴57aには、1対のブッシュ56cが収容される。 As shown in FIG. 5, the first cylinder 51 is provided with a suction hole 14e, a discharge recess 59, a bush accommodating hole 57a, and a blade moving hole 57b. The first cylinder 51 accommodates the main shaft 61 of the crankshaft 60, the first eccentric portion 62a, and the first piston 56. The suction hole 14e communicates the first compression chamber 71 with the inside of the suction pipe 14a. A pair of bushes 56c are accommodated in the bush accommodating holes 57a.

第1ピストン56は、円環部56aとブレード56bを有する。第1ピストン56は、揺動ピストンである。円環部56aにはクランクシャフト60の第1偏心部62aが嵌め込まれる。ブレード56bは、1対のブッシュ56cに挟まれている。第1ピストン56は、第1圧縮室71を2つに分割する。1つは、吸入孔14eに連通する低圧室71aである。もう1つは、吐出凹部59に連通する高圧室71bである。図5において、円環部56aは時計回りに公転し、高圧室71bの容積は小さくなり、高圧室71bの冷媒は圧縮される。円環部56aの公転に際し、ブレード56bの先端は、ブレード移動穴57bの側とブッシュ収容穴57aの側を往復する。 The first piston 56 has an annular portion 56a and a blade 56b. The first piston 56 is a swing piston. The first eccentric portion 62a of the crankshaft 60 is fitted into the annular portion 56a. The blades 56b are sandwiched between a pair of bushes 56c. The first piston 56 divides the first compression chamber 71 into two. One is a low pressure chamber 71a communicating with the suction hole 14e. The other is a high pressure chamber 71b communicating with the discharge recess 59. In FIG. 5, the annular portion 56a revolves clockwise, the volume of the high pressure chamber 71b becomes small, and the refrigerant in the high pressure chamber 71b is compressed. When the annular portion 56a revolves, the tip of the blade 56b reciprocates between the side of the blade moving hole 57b and the side of the bush accommodating hole 57a.

フロントヘッド53は、図2に示すように、環状部材53aによって、容器30の内側に固定されている。 As shown in FIG. 2, the front head 53 is fixed to the inside of the container 30 by the annular member 53a.

フロントヘッド53には、フロントマフラ58a、58bが固定されている。フロントマフラは、冷媒が吐出される際の騒音を低減する。 Front mufflers 58a and 58b are fixed to the front head 53. The front muffler reduces noise when the refrigerant is discharged.

第1圧縮室71で圧縮された冷媒は、吐出凹部59を経由して、フロントマフラ58aとフロントヘッド53との間の第1フロントマフラ空間58eに吐き出される。冷媒は、さらに、2つのフロントマフラ58a、58bの間の第2フロントマフラ空間58fに移動した後で、フロントマフラ58bに設けられた吐出穴58c、58d(図4参照)より、モータ40の下の空間に吹出される。 The refrigerant compressed in the first compression chamber 71 is discharged to the first front muffler space 58e between the front muffler 58a and the front head 53 via the discharge recess 59. The refrigerant further moves to the second front muffler space 58f between the two front mufflers 58a and 58b, and then is below the motor 40 from the discharge holes 58c and 58d (see FIG. 4) provided in the front muffler 58b. It is blown out into the space of.

圧縮され、フロントマフラ58aの吐出穴58c、58dより吹出された冷媒は、モータ40の隙間より、容器30の上部空間に移動し、吐出管15aより吹出され、高段圧縮機23へと向かう。 The refrigerant compressed and blown out from the discharge holes 58c and 58d of the front muffler 58a moves to the upper space of the container 30 through the gap of the motor 40, is blown out from the discharge pipe 15a, and heads for the high-stage compressor 23.

なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、圧縮機21、23はともに2シリンダタイプの圧縮機である。両方ともあるいは一方の圧縮機は、1シリンダタイプの圧縮機であってもよい。 In the multi-stage compression system 20 of the first embodiment, the compressors 21 and 23 are both 2-cylinder type compressors. Both or one of the compressors may be a one-cylinder type compressor.

(2−4−2)第2圧縮室72と、第2圧縮室72で圧縮される冷媒の流れ
第2圧縮室72は、第2シリンダ52と、第2ピストン66と、リアヘッド55と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-2) Flow of refrigerant compressed in the second compression chamber 72 and the second compression chamber 72 The second compression chamber 72 includes a second cylinder 52, a second piston 66, a rear head 55, and a middle. It is a space surrounded by the plate 54.

第2圧縮室72にて圧縮される冷媒の流れも、ほぼ第1圧縮室71にて圧縮される冷媒の流れと同様なので、詳細な説明は省略する。ただし、第2圧縮室72で圧縮された冷媒の場合は、いったん、リアヘッド55に設けられたリアマフラ空間55aに送られた後で、さらに、フロントマフラ58a、58bによるフロントマフラ空間58e、58fに送られるところが、異なる。 Since the flow of the refrigerant compressed in the second compression chamber 72 is almost the same as the flow of the refrigerant compressed in the first compression chamber 71, detailed description thereof will be omitted. However, in the case of the refrigerant compressed in the second compression chamber 72, it is once sent to the rear muffler space 55a provided in the rear head 55, and then further sent to the front muffler spaces 58e and 58f by the front mufflers 58a and 58b. However, it is different.

(2−5)低段圧縮機21と、油戻し管31と油排出管32の接続位置について
本実施形態の多段圧縮システム20においては、図2に示すように、油戻し管31は、容器30の、モータ40より下で、かつ、圧縮部50より上の空間に接続される。
(2-5) Connection Position of Low Stage Compressor 21, Oil Return Pipe 31 and Oil Discharge Pipe 32 In the multistage compression system 20 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the oil return pipe 31 is a container. It is connected to the space of 30 below the motor 40 and above the compression section 50.

油戻し管31から、容器30の内部に吹出された油は、モータ40のインシュレータ47に衝突した後で、圧縮部50の上部の部材の上に落ち、さらに、容器30内部下部の油溜まり30aに合流する。ここで、圧縮部の上部の部材とは、シリンダ51の上にあって、シリンダ51に直接または間接に接する部材である。具体的には、フロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。 The oil blown from the oil return pipe 31 into the container 30 collides with the insulator 47 of the motor 40 and then falls onto the upper member of the compression unit 50, and further, the oil sump 30a in the lower part inside the container 30. Join in. Here, the member on the upper part of the compression portion is a member that is on the cylinder 51 and is in direct or indirect contact with the cylinder 51. Specifically, the front head 53, the front mufflers 58a and 58b, and the annular member 53a.

言い換えると、油分離器25で分離された高温の油によって、シリンダ51、52を間接的に加熱することができる。 In other words, the cylinders 51 and 52 can be indirectly heated by the hot oil separated by the oil separator 25.

次に、図5を用いて、上面視における、油戻し管31の容器への接続位置を説明する。 Next, the connection position of the oil return pipe 31 to the container in the top view will be described with reference to FIG.

まず、軸RAを中心とする。そして、軸RAとブッシュ収容穴57aの中心を通る直線を基準の0°とする。言い換えると、シリンダ51の内周におけるベーン(ブレード56b)を収容するための切り欠きの中央の方向を0°とする。この基準の方向から、上面視で油戻し管31が接続されている部分の中心までの角度をαとする。本実施形態では、αは、0°以上120°以下である。より好ましくは、30°以上90°以下である。 First, the axis RA is the center. Then, the straight line passing through the center of the shaft RA and the bush accommodating hole 57a is set to 0 ° as a reference. In other words, the direction of the center of the notch for accommodating the vane (blade 56b) on the inner circumference of the cylinder 51 is 0 °. Let α be the angle from this reference direction to the center of the portion to which the oil return pipe 31 is connected in the top view. In this embodiment, α is 0 ° or more and 120 ° or less. More preferably, it is 30 ° or more and 90 ° or less.

本実施形態の油戻し管31は、αが0°以上120°以下となるように容器30に接続されているので、油戻し管31からの油が圧縮機50上部のこの角度範囲にかかるように導入される。したがって、シリンダ51の吸入孔14e付近を加熱する事ができる。 Since the oil return pipe 31 of the present embodiment is connected to the container 30 so that α is 0 ° or more and 120 ° or less, the oil from the oil return pipe 31 is applied to this angle range above the compressor 50. Introduced in. Therefore, the vicinity of the suction hole 14e of the cylinder 51 can be heated.

また、油戻し管31の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。 The inner diameter of the oil return pipe 31 is, for example, 10 mm or more and 12 mm or less.

次に、油排出管32は、図2に示すように、モータ40の下で、圧縮部50の上の空間に、内部流路が連通するように、容器30に接続されている。 Next, as shown in FIG. 2, the oil discharge pipe 32 is connected to the container 30 so that the internal flow path communicates with the space above the compression unit 50 under the motor 40.

また、本実施形態では、図2に示すように、油排出管32の容器30への取り付け高さ位置は、油戻し管31の容器30への取り付け高さ位置と同等である。これによって、油溜まり30aの油面の高さ調整が容易になる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the mounting height position of the oil discharge pipe 32 to the container 30 is the same as the mounting height position of the oil return pipe 31 to the container 30. This facilitates the height adjustment of the oil level of the oil sump 30a.

油排出管32の内径は、油戻し管31の内径と同等である。吐出管15aの内径よりも細いものを用いる。より具体的には、油排出管32の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。 The inner diameter of the oil discharge pipe 32 is equivalent to the inner diameter of the oil return pipe 31. Use a discharge pipe smaller than the inner diameter of the discharge pipe 15a. More specifically, the inner diameter of the oil discharge pipe 32 is, for example, 10 mm or more and 12 mm or less.

また、図5に示すように、油排出管32と油戻し管31の平面的な位置関係を見れば、油排出管32の容器30への接続位置は、油戻し管31の容器30への接続位置から、モータ40の回転方向(図5の矢印の方向)に90°以上離れた位置である。好ましくは、180°以上はなれた位置である。 Further, as shown in FIG. 5, when looking at the planar positional relationship between the oil discharge pipe 32 and the oil return pipe 31, the connection position of the oil discharge pipe 32 to the container 30 is the connection position of the oil return pipe 31 to the container 30. It is a position 90 ° or more away from the connection position in the rotation direction of the motor 40 (the direction of the arrow in FIG. 5). It is preferably a position separated by 180 ° or more.

本実施形態では、油排出管32と油戻し管31の位置が十分離されているため、油戻し管31で低段圧縮機21の容器30内に導入した油がそのまま油排出管32により、容器30外に排出されるのを低減し、低段圧縮機21の均油を容易に実現することができる。 In the present embodiment, since the positions of the oil discharge pipe 32 and the oil return pipe 31 are sufficiently separated, the oil introduced into the container 30 of the low-stage compressor 21 by the oil return pipe 31 is directly transferred by the oil discharge pipe 32. It is possible to reduce the amount of oil discharged to the outside of the container 30 and easily realize the leveling of oil in the low-stage compressor 21.

なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さと同等であった。油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さよりも高くてもよい。 In the multi-stage compression system 20 of the first embodiment, the height of the connection position of the oil return pipe 31 to the container 30 was equivalent to the height of the connection position of the oil discharge pipe 32 to the container 30. The height of the connection position of the oil return pipe 31 to the container 30 may be higher than the height of the connection position of the oil discharge pipe 32 to the container 30.

(2−6)アキュムレータ22
本実施形態の多段圧縮システム20においては、低段圧縮機21の上流に第1アキュムレータ22が、高段圧縮機23の上流に第2アキュムレータ24が配置されている。アキュムレータ22、24は、流れてきた冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に流れるのを防止し、圧縮機の液圧縮を防止する。第1アキュムレータ22と第2アキュムレータ24の構成はほとんど同じなので、第1アキュムレータ22について、図2を用いて説明する。
(2-6) Accumulator 22
In the multi-stage compression system 20 of the present embodiment, the first accumulator 22 is arranged upstream of the low-stage compressor 21 and the second accumulator 24 is arranged upstream of the high-stage compressor 23. The accumulators 22 and 24 once store the flowing refrigerant, prevent the liquid refrigerant from flowing to the compressor, and prevent the liquid compression of the compressor. Since the configurations of the first accumulator 22 and the second accumulator 24 are almost the same, the first accumulator 22 will be described with reference to FIG.

蒸発器で加熱された低圧のガス冷媒が、四方切換弁5を経由して、冷媒配管13を流れ、アキュムレータ22に導入される。ガス冷媒は、圧縮機21の吸入管14a、14bより、第1、第2圧縮室71、72に導入される。アキュムレータの内部下方には、液冷媒、油が溜まる。吸入管14a、14bには、アキュムレータ内部の下方において、小さな穴14c、14dが形成されている。穴14c、14dの径は、たとえば、1mm〜2mmである。油は、液冷媒とともに、少量ずつ穴14c、14dを経由して、ガス冷媒に合流して、圧縮室へ送られる。 The low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator flows through the refrigerant pipe 13 via the four-way switching valve 5 and is introduced into the accumulator 22. The gas refrigerant is introduced into the first and second compression chambers 71 and 72 from the suction pipes 14a and 14b of the compressor 21. Liquid refrigerant and oil collect in the lower part of the accumulator. In the suction tubes 14a and 14b, small holes 14c and 14d are formed below the inside of the accumulator. The diameters of the holes 14c and 14d are, for example, 1 mm to 2 mm. The oil, together with the liquid refrigerant, gradually joins the gas refrigerant through the holes 14c and 14d and is sent to the compression chamber.

(3)特徴
(3−1)
本実施形態の多段圧縮システム20は、低段圧縮機21と、高段圧縮機23と、油戻し管31とを有する。油戻し管31は、高段圧縮機で排出された油を、低段圧縮機21に戻す。低段圧縮機21は、圧縮部50と、モータ40と、容器30と、を有している。容器は、圧縮部50と、モータ40と、を収容している。圧縮部50は、ピストンとシリンダとを有している。シリンダは、ピストンを収容する。
(3) Features (3-1)
The multi-stage compression system 20 of the present embodiment includes a low-stage compressor 21, a high-stage compressor 23, and an oil return pipe 31. The oil return pipe 31 returns the oil discharged by the high-stage compressor to the low-stage compressor 21. The low-stage compressor 21 includes a compression unit 50, a motor 40, and a container 30. The container houses the compression unit 50 and the motor 40. The compression unit 50 has a piston and a cylinder. The cylinder houses the piston.

本実施形態においては、油戻し管31を流れた油は、シリンダ51、52またはシリンダの上下に接する部材にかかるように、油戻し管31は容器30に接続されている。ここで、シリンダ51、52の上下に接する部材とは、シリンダ51、52に直接接する部材と、シリンダ51、52に直接接する部材に接する部材を含む。具体的には、フロントヘッド53、ミドルプレート54、リアヘッド55、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。また、ここで、油がかかるとは、油戻し管31から噴出された油が、直接、これらの部材に衝突する場合だけでなく、一度別の物にぶつかってから、これらの部材に衝突する場合を含む。別のものとは、本実施形態では、インシュレータ47である。 In the present embodiment, the oil return pipe 31 is connected to the container 30 so that the oil flowing through the oil return pipe 31 is applied to the cylinders 51, 52 or the members in contact with the upper and lower sides of the cylinder. Here, the members that are in contact with the cylinders 51 and 52 above and below include members that are in direct contact with the cylinders 51 and 52 and members that are in direct contact with the cylinders 51 and 52. Specifically, the front head 53, the middle plate 54, the rear head 55, the front mufflers 58a and 58b, and the annular member 53a. Further, here, when the oil is applied, not only when the oil ejected from the oil return pipe 31 directly collides with these members, but also when it collides with another object once and then collides with these members. Including cases. Another is the insulator 47 in this embodiment.

本実施形態の多段圧縮システム20は、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダ51、52またはシリンダの上下に接する部材にかけることができるので、比較的熱容量の大きなシリンダ51、52を加熱することができる。結果的に、ピストン56、66とシリンダ51、52の温度差を抑制することができる。 In the multi-stage compression system 20 of the present embodiment, the high temperature oil from the oil return pipe 31 can be applied to the cylinders 51 and 52 or the members in contact with the upper and lower sides of the cylinders, so that the cylinders 51 and 52 having a relatively large heat capacity are heated. can do. As a result, the temperature difference between the pistons 56 and 66 and the cylinders 51 and 52 can be suppressed.

(3−2)
本実施形態の多段圧縮システム20において、上面視における油戻し管31の容器30への取り付け位置の特徴は、次の通りである。油戻し管31の容器30への接続位置は、モータの回転の中心から、シリンダの内周におけるベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、モータの回転方向に120°までの範囲内にある。
(3-2)
In the multi-stage compression system 20 of the present embodiment, the characteristics of the attachment position of the oil return pipe 31 to the container 30 in the top view are as follows. The connection position of the oil return pipe 31 to the container 30 is from the center of rotation of the motor to 120 ° in the rotation direction of the motor, with the direction of the center of the notch for accommodating the vanes on the inner circumference of the cylinder as 0 °. Is within the range of.

本実施形態の多段圧縮システム20は、圧縮室の吸入孔14e付近のシリンダを加熱できる。したがって、吸入冷媒によって加熱されるピストン付近のシリンダを加熱することが可能となり、両者の温度差を解消しやすい。 The multi-stage compression system 20 of the present embodiment can heat the cylinder near the suction hole 14e of the compression chamber. Therefore, it is possible to heat the cylinder near the piston, which is heated by the suction refrigerant, and it is easy to eliminate the temperature difference between the two.

(3−3)
本実施形態の多段圧縮システム20は、油戻し管31を流れた油は、シリンダ51、52またはシリンダの上に接する部材に、上からかかるように、油戻し管31は容器30に接続されている。ここで、シリンダの上に接する部材とは、フロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。
(3-3)
In the multi-stage compression system 20 of the present embodiment, the oil return pipe 31 is connected to the container 30 so that the oil flowing through the oil return pipe 31 is applied to the cylinders 51, 52 or a member in contact with the cylinder from above. There is. Here, the members in contact with the cylinder are the front head 53, the front mufflers 58a and 58b, and the annular member 53a.

本実施形態の多段圧縮システム20は、広い面積でシリンダを加熱することができる。 The multi-stage compression system 20 of the present embodiment can heat the cylinder in a wide area.

(4)変形例
(4−1)変形例1A
第1実施形態では、図2に示すように、油戻し管31は低段圧縮機21の容器30に接続され、容器30内部に導入された油は、容器内部の空間で、シリンダ51の上の部材であるフロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aの上に落ちていた。変形例1Aでは、図6に示すように、低段圧縮機21は、容器30の内部において、油の向きを制御する、配管31pを有する。配管31pは、油戻し管31と一体に形成されていても良いし、油流路が繋がるように、別体の配管31pを油戻し管31に接続しても良い。変形例1Aの他の構成は、第1実施形態と同様である。
(4) Modification example (4-1) Modification example 1A
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the oil return pipe 31 is connected to the container 30 of the low-stage compressor 21, and the oil introduced into the container 30 is above the cylinder 51 in the space inside the container. It fell on the front head 53, the front mufflers 58a and 58b, and the annular member 53a, which are the members of the above. In the modified example 1A, as shown in FIG. 6, the low-stage compressor 21 has a pipe 31p that controls the direction of oil inside the container 30. The pipe 31p may be formed integrally with the oil return pipe 31, or a separate pipe 31p may be connected to the oil return pipe 31 so that the oil flow path is connected. Other configurations of the modified example 1A are the same as those of the first embodiment.

変形例1Aの多段圧縮システムは、配管31pで油の流れを制御するので、より確実に、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダの上に接する部材にかけることができるので、シリンダを効率よく加熱することができる。 In the multi-stage compression system of the first modification 1A, the oil flow is controlled by the pipe 31p, so that the oil having a higher temperature than the oil return pipe 31 can be more reliably applied to the member in contact with the cylinder. It can be heated efficiently.

(4−2)変形例1B
変形例1Bの多段圧縮システムについて、図面を用いて説明する。なお、図7において、油戻し管31および油排出管32は、別々の2本の配管であるが、重複して、一つの配管のように描かれている。また、油戻し管31は、図7の容器30の右側の側面に描かれるべきであるが、紙面の都合上、左側の側面に描かれている。
(4-2) Modification 1B
The multi-stage compression system of the modified example 1B will be described with reference to the drawings. In FIG. 7, the oil return pipe 31 and the oil discharge pipe 32 are two separate pipes, but they are overlapped and drawn as one pipe. The oil return pipe 31 should be drawn on the right side surface of the container 30 in FIG. 7, but is drawn on the left side surface due to space limitations.

第1実施形態および変形例1Aの多段圧縮システムにおいては、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダの上に接する部材に、上からかかるように、油戻し管31は容器30に接続されていた。言い換えると、油戻し管31の接続位置は、シリンダの上に接す部材よりも上であった。これに対して、変形例1Bにおいては、図7に示すように、油戻し管31の容器30への接続位置は、シリンダ51と同じ高さである。その他の構成は、第1実施形態と同様である。 In the multi-stage compression system of the first embodiment and the modified example 1A, the oil return pipe 31 is connected to the container 30 so that the oil having a high temperature from the oil return pipe 31 is applied to the member in contact with the cylinder from above. Was there. In other words, the connection position of the oil return pipe 31 was above the member in contact with the cylinder. On the other hand, in the modified example 1B, as shown in FIG. 7, the connection position of the oil return pipe 31 to the container 30 is the same height as the cylinder 51. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

変形例1Bの多段圧縮システム20は、シリンダ51の側面を、油で加熱することができる。シリンダ51を直接加熱することができ、シリンダ51の温度の制御が容易になる。 In the multi-stage compression system 20 of the modification 1B, the side surface of the cylinder 51 can be heated with oil. The cylinder 51 can be directly heated, and the temperature of the cylinder 51 can be easily controlled.

また、変形例1Bの多段圧縮システム20では、油戻し管31の容器30内での油吹出し口は、シリンダ51に対向して設けられている。 Further, in the multi-stage compression system 20 of the modified example 1B, the oil outlet in the container 30 of the oil return pipe 31 is provided so as to face the cylinder 51.

変形例1Bの多段圧縮システム20は、油戻し管31の容器30内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ付近に衝突させることが可能である。 In the multi-stage compression system 20 of the modification 1B, since the oil outlet in the container 30 of the oil return pipe 31 is arranged to face the vicinity of the cylinder, the high temperature oil collides with the vicinity of the cylinder more reliably. It is possible to make it.

(4−3)変形例1C
変形例1Cの多段圧縮システムについて、図面を用いて説明する。なお、図8において、油戻し管31および油排出管32は、別々の2本の配管であるが、重複して、一つの配管のように描かれている。また、油戻し管31とその延長された配管31qは、図8の容器30の右側の側面に描かれるべきであるが、紙面の都合上、左側の側面に描かれている。
(4-3) Modification 1C
The multi-stage compression system of the modified example 1C will be described with reference to the drawings. In FIG. 8, the oil return pipe 31 and the oil discharge pipe 32 are two separate pipes, but they are overlapped and drawn like one pipe. Further, the oil return pipe 31 and its extended pipe 31q should be drawn on the right side surface of the container 30 in FIG. 8, but are drawn on the left side surface due to space limitations.

変形例1Bにおいては、図7に示すように、油戻し管31の容器30への接続位置は、シリンダ51と同じ高さであった。そして、油戻し管31より導入された油は、容器30の内部においては、空間に放出されていた。変形例1Cの低段圧縮機21は、図8に示すように、油戻し管31に接続され、油の流れを容器30の内部においてガイドする配管31qを有している。配管31qは、油戻し管31と一体に形成されていても良いし、油流路が繋がるように、別体の配管31qを油戻し管31に接続しても良い。 In the modified example 1B, as shown in FIG. 7, the connection position of the oil return pipe 31 to the container 30 was the same height as the cylinder 51. Then, the oil introduced from the oil return pipe 31 was released into the space inside the container 30. As shown in FIG. 8, the low-stage compressor 21 of the modified example 1C has a pipe 31q that is connected to the oil return pipe 31 and guides the flow of oil inside the container 30. The pipe 31q may be formed integrally with the oil return pipe 31, or a separate pipe 31q may be connected to the oil return pipe 31 so that the oil flow path is connected.

変形例1Cの多段圧縮システム20は、油戻し管の容器内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ51に衝突させることが可能である。 In the multi-stage compression system 20 of the modified example 1C, since the oil outlet in the container of the oil return pipe is arranged so as to face the vicinity of the cylinder, the high temperature oil collides with the cylinder 51 more reliably. Is possible.

(4−4)変形例1D
第1実施形態においては、油戻し管31は、油分離器25からの油を低段圧縮機21に戻している。変形例1Dにおいては、油戻し管31は、高段圧縮機23から排出された油を直接低段圧縮機21に戻している。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(4-4) Modification 1D
In the first embodiment, the oil return pipe 31 returns the oil from the oil separator 25 to the low-stage compressor 21. In the modified example 1D, the oil return pipe 31 directly returns the oil discharged from the high-stage compressor 23 to the low-stage compressor 21. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

変形例1Dの多段圧縮システム20も、第1実施形態の多段圧縮システム20と同様の特徴(3−1)〜(3−3)を有する。ただし、変形例1Dの場合、高段圧縮機23から排出された過剰の冷媒と油が混じるので、第1実施形態の油分離器25を経由する場合に比べて、油戻し管31を流れる油に混じる冷媒の量が増えることになる。 The multi-stage compression system 20 of the modified example 1D also has the same features (3-1) to (3-3) as the multi-stage compression system 20 of the first embodiment. However, in the case of the modified example 1D, since the excess refrigerant discharged from the high-stage compressor 23 and the oil are mixed, the oil flowing through the oil return pipe 31 is compared with the case of passing through the oil separator 25 of the first embodiment. The amount of refrigerant mixed in will increase.

また、高段圧縮機23から排出された油に、油分離器25より分離された油を加えて、低段圧縮機21の容器30に戻しても良い。 Further, the oil separated from the oil separator 25 may be added to the oil discharged from the high-stage compressor 23 and returned to the container 30 of the low-stage compressor 21.

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various modifications of the forms and details are possible without departing from the purpose and scope of the present disclosure described in the claims. ..

1 冷凍装置
2 熱源側熱交換器
3 ブリッジ回路
4 利用側熱交換器
5 四方切換弁
6 レシーバ
7 エコノマイザ熱交換器
8、9 膨張機構
20 多段圧縮システム
21 低段圧縮機
22 第1アキュムレータ
23 高段圧縮機
24 第2アキュムレータ
25 油分離器
26 インタークーラ
30 容器
31 油戻し管
31a 減圧器
31p、31q 油戻し管の延長部分の配管
32 油排出管
40 モータ
47 インシュレータ
50 圧縮部
51 第1シリンダ
52 第2シリンダ
53 フロントヘッド
54 ミドルプレート
55 リアヘッド
56 第1ピストン
56b ブレード(ベーン)
58a、58b フロントマフラ
66 第2ピストン
1 Refrigerator 2 Heat source side heat exchanger 3 Bridge circuit 4 User side heat exchanger 5 Four-way switching valve 6 Receiver 7 Economizer heat exchanger 8, 9 Expansion mechanism 20 Multi-stage compressor 21 Low-stage compressor 22 First accumulator 23 High-stage Compressor 24 2nd accumulator 25 Oil separator 26 Intercooler 30 Container 31 Oil return pipe 31a Decompressor 31p, 31q Pipe for extension of oil return pipe 32 Oil discharge pipe 40 Motor 47 Insulator 50 Compressor 51 1st cylinder 52 No. 2 cylinder 53 front head 54 middle plate 55 rear head 56 first piston 56b blade (vane)
58a, 58b Front muffler 66 2nd piston

特開2008-261227号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-261227

Claims (7)

冷媒と油とを利用する多段圧縮システム(20)であって、
前記冷媒を圧縮する低段圧縮機(21)と、
前記低段圧縮機で圧縮された前記冷媒をさらに圧縮する高段圧縮機(23)と、
前記高段圧縮機で排出された前記油を、前記低段圧縮機に戻す油戻し管(31)と、
を備え、前記低段圧縮機は、
前記冷媒を圧縮する圧縮部(50)と、
前記圧縮部を駆動するモータ(40)と、
前記圧縮部と、前記モータを収容し、圧縮された冷媒で満たされる高圧空間を形成する容器(30)と、
を有し、
前記圧縮部は、
前記モータにより駆動されるピストン(56、66)と、
前記ピストンを収容するシリンダ(51、52)と、
を有し、
前記油戻し管を流れた油は、前記高圧空間内で、前記シリンダまたは前記シリンダの上下に接する部材(53、54、55、53a、58a、58b)にかかるように、前記油戻し管は前記容器に接続されている、
多段圧縮システム。
A multi-stage compression system (20) that uses a refrigerant and oil.
A low-stage compressor (21) that compresses the refrigerant, and
A high-stage compressor (23) that further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compressor, and
An oil return pipe (31) for returning the oil discharged by the high-stage compressor to the low-stage compressor, and
The low-stage compressor is equipped with
A compression unit (50) that compresses the refrigerant, and
The motor (40) that drives the compression unit and
A container (30) that accommodates the compression unit and forms a high-pressure space that accommodates the motor and is filled with the compressed refrigerant .
Have,
The compression unit is
The pistons (56, 66) driven by the motor and
Cylinders (51, 52) accommodating the piston and
Have,
The oil return pipe is such that the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or members (53, 54, 55, 53a, 58a, 58b) in contact with the upper and lower sides of the cylinder in the high pressure space. Connected to the container,
Multi-stage compression system.
前記モータは、前記圧縮部より上に配置されている、
請求項1に記載の多段圧縮システム。
The motor is arranged above the compression unit.
The multi-stage compression system according to claim 1.
前記圧縮部は、さらに、
前記ピストンと前記シリンダの間の空間を仕切るベーン(56b)、
を有し、
前記油戻し管の前記容器への接続位置は、上面視において、前記モータの回転の中心から、前記シリンダの内周における前記ベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、前記モータの回転方向に120°までの範囲内にある、
請求項1または2に記載の多段圧縮システム。
The compression unit further
A vane (56b) that partitions the space between the piston and the cylinder,
Have,
The connection position of the oil return pipe to the container is 0 ° from the center of rotation of the motor to the center of the notch for accommodating the vane on the inner circumference of the cylinder in the top view. Within the range of up to 120 ° in the direction of rotation of the motor,
The multi-stage compression system according to claim 1 or 2.
前記油戻し管を流れた油は、前記シリンダまたは前記シリンダの上下に接する部材に、上からかかるように、前記油戻し管は前記容器に接続されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。
The oil return pipe is connected to the container so that the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or members in contact with the upper and lower parts of the cylinder from above.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3.
前記油戻し管の前記容器への接続位置は、前記シリンダと同じ高さである、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。
The connection position of the oil return pipe to the container is the same height as the cylinder.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3.
前記油戻し管の先端は、前記容器への接続位置より、前記シリンダの近くに延びている、
請求項5に記載の多段圧縮システム。
The tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container.
The multi-stage compression system according to claim 5.
前記油戻し管の前記容器内での油吹出し口は、前記シリンダまたは前記シリンダの上下に接する部材に対向して設けられている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。
The oil outlet of the oil return pipe in the container is provided so as to face the cylinder or a member in contact with the upper and lower sides of the cylinder.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3 .
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