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Title:
MULTI-STAGE COMPRESSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/014161
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a multi-stage compressor which can surely prevent a liquid compression by a compression mechanism of the higher stage side and prevent lowering of compression efficiency by overheat of an injection coolant and hoisting of a lubricant by the injection coolant. The multi-stage compressor branches an injection circuit (40) into a plurality of circuits. The multi-stage compressor communicably connects its first circuit (41) to a space in a sealed housing (2) of the same side as the higher-stage side compression mechanism (4) with respect to an electric motor (5) and communicably connects its second circuit (42) to a space in the sealed housing (2) at the opposite side of the higher-stage side compression mechanism (4) so as to sandwich the electric motor (5). The multi-stage compressor includes a switching mechanism (43) which switches the injection circuit (40) to the first circuit (41) or the second circuit (42) in accordance with the dry degree of the injection coolant.

Inventors:
SATO HAJIME (JP)
KIMATA YOSHIYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/063236
Publication Date:
January 29, 2009
Filing Date:
July 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI HEAVY IND LTD (JP)
SATO HAJIME (JP)
KIMATA YOSHIYUKI (JP)
International Classes:
F04C29/04; F04C23/00
Foreign References:
JPH09236092A1997-09-09
JP2000073974A2000-03-07
JPS50142511U1975-11-25
JPH0587074A1993-04-06
JP2000054975A2000-02-22
Other References:
See also references of EP 2172653A4
Attorney, Agent or Firm:
FUJITA, Takaharu et al. (3-1 Minatomirai 3-chome, Nishi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 12, JP)
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Claims:
 密閉ハウジング内に、電動モータにより駆動される低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを設け、前記低段側圧縮機構で圧縮された中間圧冷媒ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧冷媒ガスを前記高段側圧縮機構により吸入して2段圧縮するとともに、前記密閉ハウジング内に、冷媒回路から抽出した中間圧冷媒をインジェクションするインジェクション回路を設けた多段圧縮機において、
 前記インジェクション回路を複数回路に分岐し、その第1回路を前記電動モータに対して前記高段側圧縮機構と同じ側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続するとともに、第2回路を前記電動モータを挟んで前記高段側圧縮機構と反対側の前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、
 前記第1回路および前記第2回路に、前記インジェクション冷媒の乾き度に応じてインジェクション回路を前記第1回路または前記第2回路のいずれかに切り替える切替え機構を設けたことを特徴とする多段圧縮機。
 前記切替え機構は、前記乾き度が設定値以上のとき、前記インジェクション回路を前記第1回路に切り替え、前記乾き度が設定値以下のとき、前記インジェクション回路を前記第2回路に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の多段圧縮機。
 前記密閉ハウジング内の略中央部に前記電動モータを配置し、該電動モータを挟んで下方側に前記低段側圧縮機構を構成するロータリ圧縮機構、上方側に前記高段側圧縮機構を構成するスクロール圧縮機構を各々配置するとともに、
 前記第1回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第2回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする請求項1または2に記載の多段圧縮機。
 前記密閉ハウジング内の上方部に前記電動モータを配置し、該電動モータの下方側に前記低段側圧縮機構を構成する低段側ロータリ圧縮機構および前記高段側圧縮機構を構成する高段側ロータリ圧縮機構を各々配置するとともに、
 前記第1回路を前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、前記第2回路を前記電動モータの上方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続したことを特徴とする請求項1または2に記載の多段圧縮機。
 前記第1回路および前記第2回路のうち、前記電動モータの下方側で前記密閉ハウジング内空間に連通接続されている方の回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記密閉ハウジングの内周面よりも中心側に突出させて設けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の多段圧縮機。
 前記開口部の突出量を、前記電動モータのステータ外周に設けられているステータカットの半径方向幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項5に記載の多段圧縮機。
 前記第1回路の前記密閉ハウジング内への開口部を、前記高段側圧縮機構の吸入口近傍に設けたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の多段圧縮機。
Description:
多段圧縮機

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

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

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

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

特開平5-87074号公報

特開2000-54975号公報

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

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

 上記課題を解決するために、本発明の多段 縮機は、以下の手段を採用する。
 すなわち、本発明の一態様にかかる多段圧 機は、密閉ハウジング内に、電動モータに り駆動される低段側圧縮機構と高段側圧縮 構とを設け、前記低段側圧縮機構で圧縮さ た中間圧冷媒ガスを前記密閉ハウジング内 吐出し、該中間圧冷媒ガスを前記高段側圧 機構により吸入して2段圧縮するとともに、 前記密閉ハウジング内に、冷媒回路から抽出 した中間圧冷媒をインジェクションするイン ジェクション回路を設けた多段圧縮機におい て、前記インジェクション回路を複数回路に 分岐し、その第1回路を前記電動モータに対 て前記高段側圧縮機構と同じ側の前記密閉 ウジング内空間に連通接続するとともに、 2回路を前記電動モータを挟んで前記高段側 縮機構と反対側の前記密閉ハウジング内空 に連通接続し、前記第1回路および前記第2 路に、前記インジェクション冷媒の乾き度 応じてインジェクション回路を前記第1回路 たは前記第2回路のいずれかに切り替える切 替え機構を設けたことを特徴とする。

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

 上記の多段圧縮機において、前記切替え 構は、前記乾き度が設定値以上のとき、前 インジェクション回路を前記第1回路に切り 替え、前記乾き度が設定値以下のとき、前記 インジェクション回路を前記第2回路に切り える構成としてもよい。

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

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

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

 上述のいずれかの多段圧縮機において、 記密閉ハウジング内の上方部に前記電動モ タを配置し、該電動モータの下方側に前記 段側圧縮機構を構成する低段側ロータリ圧 機構および前記高段側圧縮機構を構成する 段側ロータリ圧縮機構を各々配置するとと に、前記第1回路を前記電動モータの下方側 で前記密閉ハウジング内空間に連通接続し、 前記第2回路を前記電動モータの上方側で前 密閉ハウジング内空間に連通接続した構成 採用してもよい。

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

 上述のいずれかの多段圧縮機において、 記第1回路および前記第2回路のうち、前記 動モータの下方側で前記密閉ハウジング内 間に連通接続されている方の回路の前記密 ハウジング内への開口部を、前記密閉ハウ ングの内周面よりも中心側に突出させて設 た構成を採用してもよい。

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

 上記の多段圧縮機において、前記開口部 突出量を、前記電動モータのステータ外周 設けられているステータカットの半径方向 よりも大きくした構成を採用してもよい。

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

 上述のいずれかの多段圧縮機において、 記第1回路の前記密閉ハウジング内への開口 部を、前記高段側圧縮機構の吸入口近傍に設 けた構成を採用してもよい。

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

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

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

符号の説明

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 一方、インジェクション回路40からイン ェクションされる冷媒の乾き度が設定値以 の場合には、液圧縮のおそれがないことか 、インジェクションされる冷媒は、切替え 43により第1回路41を介して電動モータ5の上 側の密閉ハウジング2内空間における吸入口3 0の近傍位置においてインジェクションされ 。従って、このインジェクション冷媒は、 動モータ5により過熱されることなく、高段 スクロール圧縮機構4に吸い込まれることに なる。

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

 上記した圧縮動作の間、密閉ハウジング2 内に充填されている潤滑油9は、図示省略の 油ポンプによって、給油孔を経て低段側ロ タリ圧縮機構3および高段側スクロール圧縮 構4の所要給油箇所に給油され、両圧縮機構 3,4を潤滑する。圧縮機構3,4を潤滑した潤滑油 9の一部は、冷媒に伴われて冷媒回路側に循 されるが、大部分の潤滑油9は、油戻し孔32 より密閉ハウジング2の内周面を伝ってステ タカット18等からその底部に流下され、一 の油面が保たれるようになっている。

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

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

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

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

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

 低段側圧縮機構3および高段側圧縮機構4A 、共にロータリ圧縮機構によって構成され 。これら低段側ロータリ圧縮機構3および高 段側ロータリ圧縮機構4Aは、図1に示された公 知の低段側ロータリ圧縮機構3と同様の構成 あってよく、上部軸受12と下部軸受13との間 、低段側ロータリ圧縮機構3のシリンダ室を 有するシリンダ本体10Aと、高段側ロータリ圧 縮機構4Aのシリンダ室を有するシリンダ本体1 0Bとを設け、両シリンダ本体10A,10B間に仕切り プレート10Cを介装することによって、低段側 ロータリ圧縮機構3と高段側ロータリ圧縮機 4Aとの間を仕切った構成としている。

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

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

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

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

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

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

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

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