(57)【要約】【課題】冷凍装置の圧縮機において、ピストンとシリンダーは、運転時に加熱冷却を繰り返している。ピストンの方がシリンダーより熱容量が小さいため、大きく熱変形し、両者の嵌め合いに不具合が生じる課題があった。【解決手段】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）とを備える。低段圧縮機（２１）は、圧縮部（５０）と、モータ（４０）とを有する。圧縮部（５０）は、ピストン（５６、６６）と、シリンダ（５１、５２）とを有する。油戻し管（３１）を流れた油は、シリンダ（５６、６６）または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、油戻し管（３１）は容器（３０）に接続されている。【選択図】図２
2020094762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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５または６に記載の多段圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
冷媒と油を利用する多段圧縮システム。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の冷凍装置１の冷媒回路図である。
【図２】第１実施形態の低段圧縮機２１の縦断面図である。
【図３】第１実施形態の低段圧縮機２１のＡＡ断面図である。
【図４】第１実施形態の低段圧縮機２１のＢＢ断面図である。
【図５】第１実施形態の低段圧縮機２１のＣＣ断面図である。
【図６】変形例１Ａの低段圧縮機２１の縦断面図である。
【図７】変形例１Ｂの低段圧縮機２１の縦断面図である。
【図８】変形例１Ｃの低段圧縮機２１の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
なお、本実施形態の油（冷凍機油）は、ＣＯ２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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、油戻し管３１の内径は、たとえば、１０ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
（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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
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。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
（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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【符号の説明】
【００９７】
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
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開2008-261227号公報
【図１】
2020094762.tif 000003
【図２】
2020094762.tif 000004
【図３】
2020094762.tif 000005
【図４】
2020094762.tif 000006
【図５】
2020094762.tif 000007
【図６】
2020094762.tif 000008
【図７】
2020094762.tif 000009
【図８】
2020094762.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月8日(2020.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。