冷冻空调装置的制作方法

专利名称：冷冻空调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于空气调节装置或冷冻机、具有两个以上收容压缩 机构的密闭容器的冷冻空调装置，尤其是涉及密闭容器之间的均油机 构。
背景技术：
在空气调节装置或冷冻机等所使用的冷冻空调装置中，为了改善
COP (Coefficient of Performance )，有的具有压缩制冷剂的主压缩 机和膨胀机，该膨胀机具有使制冷剂膨胀的膨胀机构以及将膨胀机构 的膨胀能量转换成机械能量进行运转的副压缩机构。在这样的冷冻空 调装置中，为了防止因主压缩机以及膨胀机的各滑动部的烧结或异常 磨损而引起的可靠性降低，需要在主压缩机和膨胀机上调整油面的高 度，防止润滑油不足。
因此，在目前的冷冻空调装置中，为了将主压缩机的密闭容器内 压力保持为吸入压力，具有如下结构，即，将通向主压缩机构的吸入 管设置在密闭容器内，使其开口部位于储存在密闭容器内的润滑油的 油面的上方，同时，在开口部的更下方、在主压缩机密闭容器中的适 当油面的上限位置形成油回收小孔(例如，参照专利文献l)。
并且，还有如下的冷冻空调装置，即，具有第一压缩机和第二压 缩机，设置有连通第一压缩机的底部和第二压缩机的底部的均油管(例 如，参照专利文献2以及专利文献3)。
专利文献l:特开2004-325019号公报(第8页、图8以及图9) 专利文献2:特开平7-103594号公报(第3页~第4页、图l) 专利文献3:特开平6-109337号公报(第3页、

图1) 但是，在专利文献1的冷冻空调装置中，需要在主压缩机用的密 闭容器内设置通向主压缩机构的吸入管，该吸入管的位置也有限制。并且，在专利文献2以及专利文献3的冷冻空调装置中，如果不 将两个压缩机设置为相同的高度，则具有不能调整润滑油的油面高度 的问题。

发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的是获得如下的一 种冷冻空调装置，即，在主压缩机构中没有结构上的限制，并且，不 调整收容主压缩机构的第一密闭容器以及收容副压缩机构的第二密闭 容器的各自的设置高度、就可以调整第一密闭容器以及第二密闭容器 的润滑油的油面高度。
本发明的冷冻空调装置具有压缩制冷剂的主压缩机构；冷却被 压缩的制冷剂的散热器；使从散热器流出的制冷剂膨胀、回收动力的 膨胀机构；设置在主压缩机构的排出侧或吸入侧、利用由膨胀机构回 收的动力压缩制冷剂的副压缩机构；使在膨胀机构中膨胀的制冷剂蒸 发的蒸发器；收纳主压缩机构和润滑油、内部成为吸入压力氛围的第 一密闭容器；收纳膨胀机构、副压缩机构以及润滑油的第二密闭装置； 连结第一密闭容器的底部和第二密闭容器的底部的第一均油管，以及 连结第二密闭容器的侧面的高于所需最低油面高度的位置和主压缩机 构的吸入侧的第二均油管，第二密闭容器内的空间与膨胀机构和副压 缩机构隔开，第二密闭容器内的压力不依赖于膨胀机构内的压力和副 压缩才几构内的压力。
并且，本发明的冷冻空调装置具有压缩制冷剂的主压缩机构； 设置在主压缩机构的排出侧或吸入侧、压缩制冷剂的副压缩机构；冷 却被压缩的制冷剂的散热器；使从散热器流出的制冷剂膨胀的膨胀阀； 使在膨胀阀中膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器；收纳主压缩机构和润滑油、 内部成为吸入压力氛围的第一密闭容器；收纳副压缩机构和润滑油的 第二密闭容器；连结第一密闭容器的底部和第二密闭容器的底部的第 一均油管，以及连结第二密闭容器的侧面的高于所需最低油面高度的 位置和主压缩机构的吸入侧的第二均油管，第二密闭容器内的空间与 副压缩机构隔开，第二密闭容器内的压力不依赖于副压缩机构内的压
力。
根据本发明，可提供如下的冷冻空调装置，即，在主压缩机构上 没有结构上的限制，并且，不调整收容主压缩机构的笫一密闭容器以 及收容副压缩机构的第二密闭容器的各设置高度、就可以调整第一密 闭容器以及第二密闭容器中的润滑油的油面高度。
附图"i兌明
图1是表示本发明的第一实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的膨胀机的构成的纵剖视图。 图3是本发明的第一实施方式的膨胀机的膨胀机构的横剖视图。 图4是表示本发明的第一实施方式的膨胀机的副压缩机构的俯视图。
图5是用于说明一般的薄片密封件的接触密封功能的剖视图。 图6是表示本发明的第二实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。
图7是表示本发明的第三实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。
图8是表示本发明的第四实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。
具体实施方式
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的冷冻空调装置的构成的框 图。图中的箭头表示制冷剂的流动方向。在图中，具有相同符号的部 件是相同的或与其相当的部件，这在整个说明书中通用。而且，在整 个说明书中所示的构成元件的形态只是示例，并不局限于这些记载。 另外，在本发明的第一实施方式中，假定使用如二氧化碳那样的高压 侧处于超临界状态的制冷剂。
在图1中，膨胀机l具有使制冷剂膨胀、回收动力的膨胀机构2， 和利用在膨胀机构2中回收的动力进行驱动、压缩制冷剂的副压缩机
构3,膨胀机构2和副压缩机构3成为一体地收纳于第二密闭容器4 内，在该第二密闭容器4的底部储存着用于润滑滑动部的润滑油9。 主压缩4几5具有,皮电动才几构6驱动、压缩制冷剂的主压缩才几构7,电 动机构6和主压缩机构7成为一体地收纳于第一密闭容器8内，在该 第一密闭容器8的底部储存着用于润滑滑动部的润滑油9。如图1所 示，第二密闭容器4的设置高度高于第一密闭容器8的设置高度。在 此，密闭容器4、 8的设置高度是指密闭容器4、 8的底部板与润滑油 9接触的面的高度位置。
副压缩机构3设置在主压缩机构7的排出侧，主压缩机构7的排 出侧和副压缩机构3的吸入侧通过主压缩机排出管18和副压缩机吸入 管19连接。并且，副压缩机构3的排出侧和冷却制冷剂的散热器11 的入口側通过副压缩机排出管20连接。而且，散热器ll的出口侧和 膨胀机构2的吸入側通过散热器流出管25和膨胀机吸入管15连接， 在膨胀机吸入管15的中途设置第二膨胀阀14。
另一方面，散热器11的出口侧和加热制冷剂的蒸发器12的入口 侧通过旁通管26和蒸发器流入管27连接，在旁通管26的中途设置第 一膨胀阀13。并且，膨胀机构2的排出侧和蒸发器12的入口侧通过 膨胀机排出管16和蒸发器流入管27连接。膨胀机吸入管15和旁通管 26在分流点28与散热器流出管25连接，旁通管26和膨胀机排出管 16在合流点29与蒸发器流入管27连接。蒸发器12的出口侧和主压 缩机构7的吸入侧通过主压缩机吸入管17和第一密闭容器8连接。
在此，由于第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2和副压缩机构 3隔开，因此第二密闭容器4内的压力不依赖于膨胀机构2内的压力 和副压缩机构3内的压力。并且，由于主压缩机吸入管17与第一密闭 容器8连接，因此第一密闭容器8内的压力成为吸入压力。
第二密闭容器4的底部和第一密闭容器8的底部通过第一均油管 21连结，在第一均油管21上设置防止润滑油9从第二密闭容器4向 第一密闭容器8流出的止回阀23。在图1中，点线所示的高度A是轴 承和滑动部的润滑所需润滑油9的最低限度的油面高度。以下，将该
高度A称为"所需最低油面高度"。第二密闭容器4的侧面的高于所需 最低油面高度A的位置和作为主压缩机构7的吸入侧的主压缩才几吸入 管17，通过第二均油管22连结。
以下利用图1就本发明的第一实施方式所示的冷冻空调装置的动 作进行说明。
一旦主压缩机构7被电动机构6驱动，则低温*低压的气体状的制 冷剂将被从主压缩机吸入管17吸入到第一密闭容器8内。被从第一密 闭容器8内吸入到主压缩机构7的制冷剂被压缩、处于中间压状态， 并从主压缩机排出管18排出。从主压缩机排出管18流入副压缩机吸 入管19的中间压的制冷剂在副压缩机构3中被进一步压缩，处于高 温.高压状态，并从副压缩机排出管20排出。排出到副压缩机排出管 20的制冷剂在散热器11中散热，然后，向散热器流出管25流出。向 散热器流出管25流出的一部分制冷剂在分流点28处流入膨胀机吸入 管15,其余的在分流点28处流入旁通管26。
流入膨胀机吸入管15的制冷剂为了在膨胀机构2中以适当的压缩 比运转在第二膨胀阀14中减压，然后，被从膨胀机吸入管15向膨胀 机构2导入、进行膨胀。在膨胀机构2膨胀的制冷剂成为低温.低压的 气液两相状态，然后向膨胀机排出管16排出。另一方面，为了调整冷 冻空调装置的运转条件发生变化的情况下的流量，流入旁通管26的制 冷剂通过第一膨胀阀13进行膨胀.减压直到形成低压。在第一膨胀阀 13膨胀.减压的制冷剂在合流点29处与向膨胀机排出管16排出的制冷 剂合流，并通过蒸发器流入管27流入蒸发器12。流入蒸发器12的制 冷剂在进行吸热汽化后，通过主压缩机吸入管17再次流入第一密闭容 器8内。
在此，将主压缩机构7的吸入侧的压力以及膨胀机构2的排出侧 的压力称为低压，将膨胀机构2的吸入侧的压力以及副压缩机构3的 排出侧的压力称为高压，将主压缩机构7的排出侧、副压缩机构3的 吸入侧的压力称为中间压。
以下，利用图1就上述动作中的第二密闭容器4内和第一密闭容
器8内的润滑油9的动作进行说明。在图1中，设第二均油管22以及 第二密闭容器4内的油面位置与第一密闭容器8内的油面位置的高低 差为H，则高低差H产生的压力差A^可由公式(1)得出。 A/M。g丑 (1)
在此，p,是润滑油9的密度，g是重力加速度。
另一方面，设第二均油管22和主压缩机吸入管17的连接位置B 上的主压缩机吸入管17内的气体状制冷剂的流速为V,则气体状的制 冷剂的流速V产生的动压厶P2由公式(2)得出。
ZW/9力2 (2)
在此，pr是气体状的制冷剂的密度。
第二密闭容器4内的压力Pb是不依赖于膨胀机构2内的压力和副 压缩机构3内的压力的压力，由于第二密闭容器4和主压缩机吸入管 17连接，因此，总是只比第一密闭容器8内的压力Pa低AP2。因此， 气体制冷剂的流速V所产生的动压厶P2由公式(3)得出。
Ai^尸a-尸b (3)
在主压缩机吸入管17中的气体状制冷剂的流速V大、形成 AP户APt的情况下，润滑油9战胜由第二密闭容器4内的油面位置与 第一密闭容器8内的油面位置的高低差H所产生的压力差AP,，通过 第一均油管21从第一密闭容器8向第二密闭容器4流动，抬高第二密 闭容器4内的油面。 一旦第二密闭容器4内的油面上升、到达第二均 油管22的高度，则润滑油9通过第二均油管22向主压缩机吸入管17 流出。向主压缩机吸入管17流出的润滑油9流入第一密闭容器8内， 第一密闭容器8内的油量增加，调整各密闭容器4、8内的油面的高度。
相反，在主压缩机吸入管17中的气体状的制冷剂的流速V小、 形成AP^厶^的情况下，润滑油9要从第二密闭容器4侧向第 一 密闭 容器8流动。但是，由于止回阀23润滑油9不从第二密闭容器4侧向 第一密闭容器8流动，因此不降低第二密闭容器4内的油面高度而保 持不动。
并且，即使在第二密闭容器4的设置高度高、第二密闭容器4内
的油面位置与第一密闭容器8内的油面位置的高低差H大的情况下， 由于上述的作用，也可调整各密闭容器4、 8内的油面的高度。
如上所述，在本发明的第一实施方式的冷冻空调装置中，具有连 结第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第一均油管21、 以及连接第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高度A的位置和 主压缩机构7的吸入侧的第二均油管22，第一密闭容器8的内部是吸 入压力氛围，第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2和副压缩机构3 隔开，第二密闭容器4内的压力不依赖于膨胀机构2内的压力和副压 缩才几构3内的压力。因此，与主压缩才几吸入管17中的气体制冷剂的流 速V的大小、第二密闭容器4内的油面位置与第一密闭容器8内的油 面位置的高低差H的大小无关，可自动调整各密闭容器4、 8内的油 面的高度。因此，可防止由主压缩机5和膨胀机1的各滑动部的烧结 或异常磨损而引起的可靠性降低。
以下，作为膨胀机1，以涡旋方式的膨胀机为例，就其结构和动 作进行说明，所述膨胀机1具有本发明的第一实施方式所使用的膨胀 机构2、和通过由膨胀机构2回收的动力进行驱动而压缩制冷剂的副 压缩4几构3。
图2是表示本发明第一实施方式的涡旋方式膨胀机的构成的纵剖 视图。
在图2中，膨胀机构2设置在第二密闭容器4内的下方，副压缩 机构3设置在膨胀机构2的上方。膨胀机构2由在底板51a上形成涡 旋齿51c的第 一 固定涡旋件51和在底板52a上形成涡旋齿52c的第一 摆动涡旋件52形成，第一固定涡旋件51的涡旋齿51c和第一摆动涡 旋件52的涡旋齿52c咬合地设置。并且，副压缩机构3由在底板61a 上形成涡旋齿61c的第二固定涡旋件61和在底板62a上形成涡旋齿 62c的第二摆动涡旋件62形成，第二固定涡旋件61的涡旋齿61c和 第二摆动涡旋件62的涡旋齿62c咬合地设置。
轴78通过形成在第 一 固定涡旋件51和第二固定涡旋件61各自中 央的轴承部51b、 61b被可自由旋转动地进行双支撑。第一摆动涡旋件52和第二摆动涡旋件62通过曲柄部78a被贯通支撑，可进行摆动 运动，所述曲柄部78a将形成在第一摆动涡旋件52和第二摆动涡旋件 62各中央的偏心轴承部52b、 62b与轴78嵌合。润滑油9储存在第二 密闭容器4的底部，通过设置在轴78的下端的众所周知的离心泵76， 润滑油9在轴78内,皮向上方输送，润滑轴承部51b、 61b和偏心轴承 部52b、 62b。所需最低油面高度A在轴78的下端，是润滑油9润滑 轴承部51b、 61b和偏心轴承部52b、 62b所需要的最^^限度的油面高 度。
在膨胀机构2的外周、在第二密闭容器4的側面上设置吸入制冷 剂的膨胀机吸入管15和排出膨胀后的制冷剂的膨胀机排出管16。另 一方面，在副压缩机构3的上方、在第二密闭容器4的上面设置吸入 制冷剂的副压缩机吸入管19 ，在副压缩机构3的外周、在第二密闭 容器4的側面设置排出压缩后的制冷剂的副压缩机排出管20。
并且，在第二密闭容器4的底部连接用于与第一密闭容器8的底 部连通的第一均油管21，在第二密闭容器4的侧面连接用于在高于所 需最低油面高度A的位置与主压缩机吸入管17连通的第二均油管22。
在副压缩机构3中，在第二固定涡旋件61和第二摆动涡旋件62 的各涡旋齿61c、 62c的前端安装有薄片密封件71，该薄片密封件71 隔开由第二固定涡旋件61的涡旋齿61c和第二摆动涡旋件62的涡旋 齿62c形成的副压缩室3a。并且，在第二摆动涡旋件62与第二固定 涡旋件61相对的面上、在偏心轴承部62b的外周设置作为密封第二摆 动涡旋件62和第二固定涡旋件61的密封部件的内周密封件72a。而 且，在第二固定涡旋件61上的与第二摆动涡旋件62相对的面上、在 涡旋齿61c的外周设置作为密封第二摆动涡旋件62和第二固定涡旋件 61的密封部件的外周密封件73a。
另一方面，在膨胀机构2中，与副压缩机构3同样，在第一摆动 涡旋件52与第一固定涡旋件51相对的面上、在偏心轴承部52b的外 周，设置作为密封第一摆动涡旋件52和第一固定涡旋件51的密封部 件的内周密封件72b。而且，在第一固定涡旋件51中的与第一摆动涡
旋件52相对的面上、在涡旋齿51c的外周，设置作为密封第一摆动涡 旋件52和第一固定涡旋件51的密封部件的外周密封件73b。并且， 使第一固定涡旋件51的底板51a的外周部与第一摆动涡旋件52的底 板52a的外周部接触。
第一摆动涡旋件52和第二摆动涡旋件62通过销等结合元件一体 化，通过设置在副压缩机构3上的欧氏环77调整自转。并且，为了抵 消由于摆动涡旋件52、 62的摆动运动而产生的离心力，在轴78的两 端安装平衡锤79a、 79b。另外，第一摆动涡旋件52和第二摆动涡旋 件62也可以以共用底板52a、 62a的形式形成一体。
在膨胀机构2中，在由第一固定涡旋件51的涡旋齿51c和第一摆 动涡旋件52的涡旋齿52c形成的膨胀室2a内，通过从膨胀机吸入管 15吸入的高压制冷剂膨胀而产生动力。在膨胀室2a内膨胀减压后的 制冷剂从膨胀机排出管16向第二密闭容器4外排出。通过在膨胀机构 2处产生的动力，在副压缩机构3的副压缩室3a内，从副压缩机吸入 管19吸入的制冷剂被压缩升压。在副压缩室3a内被压缩升压的制冷 剂从副压缩机排出管20向第二密闭容器4外排出。
膨胀机构2负责从高压到低压的膨胀过程，副压缩机构3负责从 中间压到高压的压缩过程。因此，在摆动涡旋件52、 62上，高压向中 央的膨胀室2a以及中央的副压缩室3a双方作用，低压向外周的膨胀 室2a作用，中间压向外周的副压缩室3a作用。副压缩室3a和第二密 闭容器4内的空间被内周密封件72a和外周密封件73a隔开，膨胀室 2a和第二密闭容器4内的空间被内周密封件72b和外周密封件73b隔 开。
图3是表示图2所示的本发明的第一实施方式的膨胀机的膨胀机 构的C-C剖视图。
在第一摆涡旋件52的涡旋齿52c的内端部设置厚壁部52d，插 入有曲柄部78a的偏心轴承部52b贯通形成在厚壁部52d上。在第一 摆动涡旋件52的厚壁部52d上、在偏心轴承部52b的外周形成内周 密封槽52g，内周密封件72b安装在内周密封槽52g上。并且，在第
一固定涡旋件51的底板51a上、在涡旋齿51c的外周形成外周密封槽 51g，安装外周密封件73b。
在第一固定涡旋件51的底板51a上开设用于吸入制冷剂的吸入孔 51d和用于排出制冷剂的排出孔51e。为了确保开口面积，吸入孔51d 是大致长孔形状，与膨胀机吸入管15连接。并且，为了降低在摆动运 动中封闭吸入孔51d的面积，在厚壁部52d上设置切口部52e。排出 孔51 e开设在不与第一摆动涡旋件52的涡旋齿52c的外端部干涉的位 置，与膨胀机排出管16连结。
图4是表示本发明的第一实施方式的膨胀机的副压缩机构的俯视 图，图4 (a)是第二固定涡旋件的俯视图，图4(b)是第二摆动涡旋 件的俯视图。
如图4所示，副压缩机构3的涡旋齿61c、 62c是与膨胀机构2相 同的巻曲方向，在第二摆动涡旋件62与第一摆动涡旋件52背对背一 体地摆动运动时，可在一方进行压缩、在另一方进行膨胀。
在第二摆动涡旋件62的涡旋齿62c的内端部设置厚壁部62d，与 膨胀机构2的第一摆动涡旋件52同样，插入有曲柄部78a的偏心轴承 部62b贯通形成在第二摆动涡旋件62的厚壁部62d上。并且，在第 二固定涡旋件61的底板61a上开设用于吸入制冷剂的吸入孔61d和用 于排出制冷剂的排出孔61e。为了确保开口面积，排出孔61e是大致 长孔形状，与副压缩机排出管20连接。并且，为了降低在摆动运动中 封闭排出孔61e的面积，在厚壁部62d上设置有切口部62e。吸入孔 61d开设在不与第二摆动涡旋件62的涡旋齿62c的外端部干涉的位 置，与副压缩机吸入管19连结。
在涡旋齿61c、 62c的前端面上形成用于安装薄片密封件71的薄 片密封件槽61f、 62f。在第二摆动涡旋件62的厚壁部62d上、在偏心 轴承部62b的外周形成用于安装内周密封件72a的内周密封件槽62g。 并且，在第二固定涡旋件61的底板61a上、在涡旋齿61c的外周形成 用于安装外周密封件73a的外周密封件槽61g。
图5是用于说明薄片密封件的接触密封功能的薄片密封件的周边
放大剖视图。
在图5中，薄片密封件71通过被隔开的两侧的副压缩室3a的压 差，如箭头所示，被从作为高压侧的左方和下方按压。因此，薄片密 封件71在为了安装薄片密封件71而设置的薄片密封件槽62f内被按 压在右方的壁以及上方的底板61a上，进行第二摆动涡旋件62和第二 固定涡旋件61之间的接触密封。内周密封件72a、 72b以及外周密封 件73a、 73b的接触密封作用与薄片密封件71的接触密封作用相同。
在以上的涡旋式的膨胀机中，在第一摆动涡旋件52的内周部和第 二摆动涡旋件62的内周部设置作为密封部件的内周密封件72a、 72b， 同时，在第一固定涡旋件51的外周部和第二固定涡旋件61的外周部 设置作为密封部件的外周密封件73a、 73b。因此，第二密闭容器4的 空间与膨胀机构2以及副压缩机构3隔开，第二密闭容器4内的压力 不依赖于膨胀机构2内的压力以及副压缩机构3内的压力，因此，可 稳定地进行油面的高度调整。
在该第一实施方式中，在第一摆动涡旋件52的内周部和第二摆动 涡旋件62的内周部设置了作为密封部件的内周密封件72a、 72b，但 也可以在第一固定涡旋件51的内周部和第二固定涡旋件61的内周部 设置作为密封部件的内周密封件72a、 72b。并且，在该第一实施方式 中，在第一固定涡旋件51的外周部和第二固定涡旋件61的外周部设 置了作为密封部件的外周密封件73a、 73b，但也可以在第一摆动涡旋 件52的外周部和第二摆动涡旋件62的外周部设置作为密封部件的外 周密封件73a、 73b。
而且，在该第一实施方式中，作为用于冷冻空调装置的膨胀机l， 说明了涡旋式的膨胀机，但只要是第二密闭容器4内的压力不依赖于 膨胀机构2内的压力以及副压缩机构3内的压力的结构，则任何方式 都可以，例如也可以是多叶片式或万走转式的膨胀才几。
并且，在该第一实施方式中，作为向轴承以及滑动部供给润滑油 9的泵使用了离心泵76,但可以是任何其它方式，例如，也可以是次 摆线泵等的容积型泵。在使用容积型泵的情况下，泵的吸入口的高度
成为所需最^氐油面高度。 第二实施方式
在第一实施方式中说明了第二密闭容器4的设置高度高于第一密闭 容器8的设置高度的情况下的冷冻空调装置的构成。在本发明的第二实 施方式中，将说明第二密闭容器4的设置高度低于第一密闭容器8的设 置高度的情况下的冷冻空调装置的构成。
图6是表示本发明的第二实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。 如图6所示，本发明的第二实施方式的冷冻空调装置在以下方面与 第一实施方式所示的冷冻空调装置不同，即，第二密闭容器4的设置高 度低于第一密闭容器8的设置高度，以及在第一均油管21上不设置止回 阀23、而设置电磁阀24。其它构成与第一实施方式所示的冷冻空调装置 相同。
图6说明第二实施方式中的第二密闭容器4和第一密闭容器8内的 润滑油9的动作。在图6中，由于第二密闭容器4的设置高度低于第一 密闭容器8的设置高度，因此，第二密闭容器4内的油面位置与第一密 闭容器8内的油面位置的高低差H所产生的压力AP,，压低第一密闭容 器8内的油面位置。并且，在公式(2)中得到的压力差厶P2也产生压低 第一密闭容器8内的油面位置的力，因此，与主压缩机吸入管17上的气 体制冷剂的流速V无关，润滑油9通过第二均油管22向主压缩才几吸入管 17流出。
向主压缩机吸入管17流出的润滑油9流入第一密闭容器8内，第一 密闭容器8内的油量增加，各密闭容器4、 8内的油面的高度得到调整。 因此，在第一吸入管21上不需要止回阀23。在此，在冷冻空调装置停止 的情况下，需要防止由于高低差H、润滑油9通过第一均油管21从第一 密闭容器8向第二密闭容器4移动。因此，在冷冻空调装置停止时，关 闭设置在第一均油管21上的电磁阀24。另外，在冷冻空调装置运转时， 打开电》兹阀24。
如上所述，在本发明的第二实施方式的冷冻空调装置中，具有连结 第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第一均油管21、以及
连结第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高度A的位置和主压缩 机构7的吸入侧的第二均油管22,第一密闭容器8的内部是吸入压力氛 围，第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2和副压缩机构3隔开，第二 密闭容器4内的压力不依赖于膨胀才几构2内的压力和副压缩才几构3内的 压力。因此，与主压缩机吸入管17中的气体制冷剂的流速V的大小、第 二密闭容器4内的油面位置与第一密闭容器8内的油面位置的高低差H 的大小无关，可自动调整各密闭容器4、 8内的油面的高度。因此，可防 止因主压缩机5和膨胀机1的各滑动部的烧结或异常磨损而引起的可靠 性降低。
在本发明的第二实施方式中，说明了第二密闭容器4的设置高度 低于第一密闭容器8的设置高度的冷冻空调装置，但在第二密闭容器 4的设置高度与第一密闭容器8的设置高度相同冻空调装置的情 况下也是一样的。另外，在第二密闭容器4的设置高度与第一密闭容 器8的设置高度相同的情况下不需要电磁阀24。
如第一实施方式和第二实施方式所示，在本发明的冷冻空调装置 中，具有连结第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第一 均油管21，以及连结第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高度 A的位置和主压缩机构7的吸入侧的第二均油管22，由于第一密闭容 器8的内部是吸入压力氛围，第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2 和副压缩机构3隔开，第二密闭容器内4的压力不依赖于膨胀机构2 内的压力和副压缩机构3内的压力，因此，与第一密闭容器8和第二 密闭容器内4的设置高度无关，可自动调整各密闭容器4、 8内的油面 的高度。因此，可防止因主压缩机5和膨胀机1的各滑动部的烧结或 异常磨损而引起的可靠性降低。
第三实施方式
在第一实施方式和第二实施方式中说明了将副压缩机构3设置在 主压缩机构7的排出侧的冷冻空调装置。在本发明的第三实施方式中 说明将副压缩机构3设置在主压缩机构7的吸入侧的冷冻空调装置。
图7是表示本发明的第三实施方式的冷冻空调装置的构成的框
16图。
在图7中，副压缩机构3设置在主压缩机构7的吸入侧，副压缩 机构3的排出侧和主压缩机构7的吸入侧通过副压缩机排出管20、主 压缩机吸入管17以及第一密闭容器8连接。并且，主压缩机构7的排 出侧和散热器11的入口側通过主压缩机排出管18连接。另一方面， 蒸发器12的出口侧和副压缩机构3的吸入侧通过副压缩才几吸入管19 连接。在此，如图7所示，第二密闭容器4的设置高度低于第一密闭 容器8的设置高度。其他结构与第二实施方式所示的冷冻空调装置相 同。
以下利用图7就本发明的第三实施方式的冷冻空调装置的动作进 行说明。
一旦主压缩机构7被电动机构6驱动，则在副压缩机构3中升压 的中间压的气体状的制冷剂从主压缩机吸入管17流入第一密闭容器 8，第一密闭容器8内成为中间压力氛围，然后，被吸入主压缩机构7。 通过主压缩机构7被进一步压缩而成为高温、高压的制冷剂的气体状 制冷剂，向主压缩机排出管18排出。向主压缩机排出管18排出的气 体状的制冷剂在散热器11中散热后，向散热器流出管25流出。向散 热器流出管25流出的一部分制冷剂在分流点28处流入膨胀机吸入管 15，其余的在分流点28处流入旁通管26。
流入膨胀机吸入管15的制冷剂为了在膨胀机构2中以适当的压缩 比进行运转在第二膨胀阀14处减压，然后，被从膨胀机吸入管15导 入膨胀机构2、进行膨胀。在膨胀机构2处膨胀的制冷剂处于低温、 低压的气液两相状态，向膨胀机排出管16排出。另一方面，为了调整 冷冻空调装置的运转条件发生变化的情况下的流量，流入旁通管26 的制冷剂通过第一膨胀阀13进行膨胀.减压直到形成低压。在第一膨 胀阀13处膨胀、减压的制冷剂在合流点29处与向膨胀机排出管16 排出的制冷剂合流，然后通过蒸发器流入管27流入蒸发器12。流入 蒸发器12的制冷剂在进行吸热汽化后，通过副压缩机吸入管19被吸 入副压缩机构3。被吸入副压缩机构3的制冷剂成为中间压，向副压
缩机排出管20排出。向副压缩机排出管20排出的制冷剂通过主压缩 机吸入管17流入第一密闭容器8内，被再次吸入主压缩机构7。
在此，将副压缩机构3的吸入侧的压力以及膨胀机构2的排出侧 的压力称为低压，将膨胀机构2的吸入侧的压力以及主压缩机构7的 排出侧的压力称为高压，将副压缩机构3的排出侧的压力、主压缩机 构7的吸入侧的压力称为中间压。
以下利用图7、就上述动作中的第二密闭容器4内和第一密闭容 器8内的润滑油9的动作进行说明。在图7中，第一密闭容器8内的 压力Pa虽然成为中间压，但由于第二密闭容器4内的压力Pb独立于 膨胀机构2内的压力以及副压缩机构3内的压力，因此，压力差AP2 与第一、第二实施方式相同，由公式(2)得出。
因此，与第二实施方式所示的冷冻空调装置相同，润滑油9通过 第二均油管22从第二密闭容器4向主压缩机吸入管17流出。向主压 缩机吸入管17流出的润滑油9流入第一密闭容器8内，第一密闭容器 8内的油量增加，可调整各密闭容器内的油面。
如上所述，在本发明的第三实施方式的冷冻空调装置中，具有连 结第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第一均油管21， 以及连结第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高度A的位置和 主压缩机构7的吸入侧的第二均油管22，第一密闭容器8的内部是吸 入压力氛围，第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2和副压缩机构3 隔开，第二密闭容器4内的压力不依赖于膨胀机构2内的压力和副压 缩机构3内的压力。因此，与主压缩机吸入管17中的气体制冷剂的流 速V的大小、第二密闭容器4内的油面位置与第一密闭容器8内的油 面位置的高低差H的大小无关，可自动调整各密闭容器4、 8内的油 面的高度。因此，可防止因主压缩机5和膨胀机1的各滑动部的烧结 或异常磨损而引起的可靠性降低。
另外，在上述中说明了第二密闭容器4的设置高度低于第一密闭 容器8的设置高度的情况，但在第二密闭容器4的设置高度与第一密 闭容器8的设置高度相同的情况下、润滑油9也可形成同样的动作，
可得到同样的效果。并且，在第二密闭容器4的设置高度高于第一密 闭容器8的设置高度的情况下，润滑油9也形成与第一实施方式同样 的动作，可得到与第一实施方式所示的冷冻空调装置同样的效果。
因此，如第一实施方式至第三实施方式所示，本发明的冷冻空调 装置，具有连结第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第 一均油管21 ，以及连结第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高 度A的位置和主压缩机构7的吸入侧的第二均油管22,第一密闭容器 8的内部是吸入压力氛围，第二密闭容器4内的空间与膨胀机构2和 副压缩机构3隔开，第二密闭容器4内的压力不依赖于膨胀机构2内 的压力和副压缩机构3内的压力。因此，无论是在副压缩机构3设置 在主压缩机构7的排出侧的情况下、还是^L置在吸入侧的情况下，都 可自动调整各密闭容器4、 8内的油面的高度。因此，可防止因主压缩 机5和膨胀机1的各滑动部的烧结或异常磨损而引起的可靠性降低。
第四实施方式
第一至第三实施方式表示了将膨胀机构2和副压缩机构3收纳于 第二密闭容器4内的冷冻空调装置的构成。第四实施方式表示将由电 动机构6驱动的副压缩机构3收纳于第二密闭容器4内的冷冻空调装 置的结构。
图8是表示本发明的第四实施方式的冷冻空调装置的构成的框图。
在图8中，副压缩机81具有被电动机构82驱动、压缩制冷剂的 副压缩机构3,电动机构82和副压缩机构3成为一体地收納于第二密 闭容器4内，在该第二密闭容器4的底部储存有润滑油9。主压缩机5 具有^皮电动才几构6驱动、压缩制冷剂的主压缩才几构7,电动才几构6和 主压缩机构7成为一体地收纳于第一密闭容器8内，在第一密闭容器 8的底部储存有润滑油9。如图8所示，第二密闭容器4的设置高度高 于第一密闭容器8的设置高度。
副压缩机构3设置在主压缩机构7的排出侧，主压缩机构7的排 出侧和副压缩才几构3的吸入侧通过主压缩才几排出管18和副压缩才几吸
入管19连接。并且，副压缩机3的排出侧和冷却制冷剂的散热器11 的入口侧通过副压缩机排出管20连接。而且，散热器ll的出口侧和 蒸发器12的入口侧通过散热器流出管25连接。在散热器流出管25 的中途设置使制冷剂膨胀的第一膨胀阀13。蒸发器12的出口侧和主 压缩机构7的吸入侧通过主压缩机吸入管17和第一密闭容器8连接。
在此，由于第二密闭容器4内的空间与副压缩机构3隔离，因此， 第二密闭容器4内的压力不依赖于副压缩机构3内的压力。并且，由 于主压缩机吸入管17与第一密闭容器8连接，因此，第一密闭容器8 内的压力成为吸入压力。
第二密闭容器4的底部与第一密闭容器8的底部通过第一均油管 21连接，在第一均油管21上设置防止润滑油9从第二密闭容器4向 第一密闭容器8流出的止回阀23。并且，第二密闭容器4的侧面的高 于所需最低油面高度A的位置和作为主压缩机构7的吸入侧的主压缩 机吸入管17通过第二均油管22连接。
以下利用图8就本发明的第四实施方式所示的冷冻空调装置的动 作进行说明。
一旦主压缩才几构7^皮电动才几构6驱动，则{氐温 〗氐压的气体状的 制冷剂被从主压缩机吸入管17吸入到第一密闭容器8内。被从第一密 闭容器8内吸入主压缩机构7的制冷剂被压缩、处于中间压状态，并 从主压缩机排出管18排出。从主压缩机排出管18流入副压缩机吸入 管19的中间压的制冷剂在副压缩机构3中被进 一 步压缩，处于高温 高 压状态，并从副压缩机排出管20排出。向副压缩机排出管20排出的 制冷剂在散热器11中散热后，向散热器流出管25流出。向散热器流 出管25流出的制冷剂在第一膨胀阀13中膨胀，处于低温 低压的气 液两相状态，然后流入蒸发器12。流入蒸发器12的制冷剂在吸热并 汽化后，通过主压缩机吸入管17再次流入笫一密闭容器8内。
在此，将主压缩机构7的吸入侧的压力称为低压，将副压缩机构 3的排出侧的压力称为高压，将主压缩机构7的排出侧、副压缩机构3 的吸入侧的压力称为中间压。
以上动作中的第二密闭容器4和第一密闭容器8内的润滑油9的 动作与第 一实施方式中所示的冷冻空调装置的情况相同，各密闭容器
4、 8内的油面可自动调整。
如上所述，在本发明的第四实施方式的冷冻空调装置中，具有连 结第一密闭容器8的底部和第二密闭容器4的底部的第一均油管21, 以及连结第二密闭容器4的侧面的高于所需最低油面高度A的位置和 主压缩机构7的吸入侧的第二均油管22，第一密闭容器8的内部是吸 入压力氛围，笫二密闭容器4内的空间与副压缩机构3隔开，第二密 闭容器4内的压力不依赖于副压缩机构3内的压力。因此，与主压缩 机吸入管17中的气体制冷剂的流速V的大小、第二密闭容器4内的 油面位置与第一密闭容器8内的油面位置的高低差H的大小无关，可 自动调整各密闭容器4、 8内的油面的高度。因此，可防止因主压缩机 5和副压缩机81的各滑动部的烧结或异常磨损而引起的可靠性降低。
另外，在该第四实施方式中说明了第二密闭容器4的设置高度高 于第一密闭容器8的设置高度的情况，但在第二密闭容器4的设置高 度低于第一密闭容器8的设置高度的情况下或在第二密闭容器4的设 置高度与第一密闭容器8的设置高度相同的情况下，也可得到与上述 同样的效果。另外，在第二密闭容器4的设置高度低于第一密闭容器 8的设置高度的情况下，或在第二密闭容器4的设置高度与第一密闭 容器8的设置高度相同的情况下，不需要止回阀23。在第二密闭容器 4的设置高度低于第一密闭容器8的设置高度的情况下，与第二实施 方式的情况相同，在第一均油管21上设置电磁阀24，在冷冻空调装 置停止时，关闭电磁岡24即可。由于在第一均油管21上设置电磁阀 24，因此，可防止在冷冻空调装置停止时、由于高低差H而导致润滑 油9通过第一均油管21从第一密闭容器8向第二密闭容器4移动。
而且，在该第四实施方式中，就副压缩才几构3相对于主压缩才几构 7设置在排出侧的情况进行了说明，但在副压缩机构3设置在主压缩 机构7的吸入侧的情况下也可以得到与上述相同的效果。并且，在本 发明的第四实施方式中，就串联连接主压缩才几构7和副压缩才几构3的
情况进行了说明，但在将主压缩机构7和副压缩机构3并列连接的情 况下也可以得到与上述相同的效果。
权利要求
1.一种冷冻空调装置，其特征在于，具有压缩制冷剂的主压缩机构；冷却被压缩的制冷剂的散热器；使从所述散热器流出的制冷剂膨胀、回收动力的膨胀机构；设置在所述主压缩机构的排出侧或吸入侧、利用由所述膨胀机构回收的动力压缩制冷剂的副压缩机构；使在所述膨胀机构中膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器；收纳所述主压缩机构和润滑油、内部成为吸入压力氛围的第一密闭容器；收纳所述膨胀机构、所述副压缩机构以及润滑油的第二密闭装置；连结所述第一密闭容器的底部和所述第二密闭容器的底部的第一均油管，以及连结所述第二密闭容器的侧面的高于所需最低油面高度的位置和所述主压缩机构的吸入侧的第二均油管，所述第二密闭容器内的空间与所述膨胀机构和所述副压缩机构隔开，所述第二密闭容器内的压力不依赖于所述膨胀机构内的压力和所述副压缩机构内的压力。
2. —种冷冻空调装置，其特征在于，具有 压缩制冷剂的主压缩才几构；设置在所述主压缩机构的排出侧或吸入侧、压缩制冷剂的副压缩 机构；冷却被压缩的制冷剂的散热器；使从所述散热器流出的制冷剂膨胀的膨胀阀； 使在所述膨胀阀中膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器； 收纳所述主压缩机构和润滑油、内部成为吸入压力氛围的第一密 闭容器；收纳所述副压缩机构和润滑油的第二密闭容器；连结所述第一密闭容器的底部和所述第二密闭容器的底部的第一 均油管，以及连结所述第二密闭容器的侧面的高于所需最低油面高度 的位置和主压缩机构的吸入侧的第二均油管，所述第二密闭容器内的空间与所述副压缩机构隔开， 所述第二密闭容器内的压力不依赖于所述副压缩机构内的压力。
3. 如权利要求1或2所述的冷冻空调装置，其特征在于，第二密 闭容器的设置高度高于第一密闭容器的设置高度，在第一均油管上设置有止回阀。
4. 如权利要求1或2所述的冷冻空调装置，其特征在于，第二密 闭容器的设置高度低于第一密闭容器的设置高度，在第 一 均油管上设置有电磁阀。
5. 如权利要求1所述的冷冻空调装置，其特征在于，膨胀机构具有第一摆动涡旋件和第一固定涡旋件，副压缩机构具有第二摆动涡旋 件和第二固定涡旋件，在所述第一摆动涡旋件或所述第一固定涡旋件的任何一方的内周 部和外周部，以及在所述第二摆动涡旋件或所述第二固定涡旋件任何一方的内周部和外周部分别设置密封部件。
全文摘要
本发明的目的是获得如下的一种冷冻空调装置，即，在主压缩机构(7)中没有结构上的限制，并且，不调整第一密闭容器(8)以及第二密闭容器(4)各自的设置高度、就可以调整第一密闭容器(8)以及第二密闭容器(4)的润滑油(9)的油面高度。本发明的冷冻空调装置具有第一均油管(21)和第二均油管(22)，该第一均油管(21)连接收纳主压缩机构(7)和润滑油(9)的第一密闭容器(8)的底部以及收纳膨胀机构(2)、副压缩机构(3)和润滑油(9)的第二密闭装置(4)的底部，该第二均油管(22)连结第二密闭容器(4)的侧面的高于所需最低油面高度A的位置和主压缩机构(7)的吸入侧，第一密闭容器(8)的内部是吸入压力氛围，第二密闭容器(4)内的空间与膨胀机构(2)和副压缩机构(3)隔开，第二密闭容器(4)内的压力不依赖于膨胀机构(2)内的压力和副压缩机构(3)内的压力。
文档编号F25B1/00GK101180505SQ200680018047
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月24日 优先权日2005年8月26日
发明者关屋慎, 幸田利秀, 杉原正浩, 角田昌之 申请人:三菱电机株式会社