(57)【要約】【課題】高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置において、レシーバータンクを設けることなく、コンプレッサの液圧縮による破損を防止する。【解決手段】密閉容器１２内に電動要素１４とこの電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第１の回転圧縮要素３２で圧縮されて吐出された冷媒を第２の回転圧縮要素３４に吸い込んで圧縮し、ガスクーラ１５４に吐出すると共に、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒をガスクーラ１５４にて放熱させるための中間冷却回路１５０と、ガスクーラ１５４から出た第２の回転圧縮要素３４からの冷媒と蒸発器１５７を出た冷媒とを熱交換させるための第１の内部熱交換器１６０と、ガスクーラ１５４を出た中間冷却回路１５０を流れる冷媒と第１の内部熱交換器１６０を出た蒸発器１５７からの冷媒とを熱交換させるための第２の内部熱交換器１６２を備える。【選択図】　　　図２
2004101107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段及び蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置であって、
前記コンプレッサは、密閉容器内に電動要素と該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮されて吐出された冷媒を前記第２の回転圧縮要素に吸い込んで圧縮し、前記ガスクーラに吐出すると共に、
前記第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を前記ガスクーラにて放熱させるための中間冷却回路と、
前記ガスクーラから出た前記第２の回転圧縮要素からの冷媒と前記蒸発器を出た冷媒とを熱交換させるための第１の内部熱交換器と、
前記ガスクーラを出た前記中間冷却回路を流れる冷媒と前記第１の内部熱交換器を出た前記蒸発器からの冷媒とを熱交換させるための第２の内部熱交換器とを備えることを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。
【請求項２】
前記冷媒として二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１の遷臨界冷媒サイクル装置。
【請求項３】
前記蒸発器における冷媒の蒸発温度は＋１２℃乃至−１０℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２の遷臨界冷媒サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段及び蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種冷媒サイクル装置は、ロータリコンプレッサ（コンプレッサ）、ガスクーラ、絞り手段（膨張弁等）及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒サイクル（冷媒回路）が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。
【０００３】
ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクルにおいても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用い、高圧側を超臨界圧力として運転する遷臨界冷媒サイクルを用いた装置が開発されて来ている。
【０００４】
このような遷臨界冷媒サイクル装置では、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮することを防ぐために、蒸発器の出口側とコンプレッサの吸込側との間の低圧側にレシーバタンクを配設し、このレシーバタンクに液冷媒を溜め、ガスのみをコンプレッサに吸い込ませる構成とされていた。そして、レシーバータンク内の液冷媒がコンプレッサに戻らないように絞り手段を調整していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−１８６０２号公報
【０００６】
しかしながら、冷媒サイクルの低圧側にレシーバータンクを設けることは、その分多くの冷媒充填量を必要とする。また、液バックを防止するためには絞り手段の開度を小さくし、或いは、レシーバータンクの容量を拡大しなければならず、冷却能力の低下や設置スペースの拡大を招く。そこで、係るレシーバータンクを設けること無く、コンプレッサにおける液圧縮を解消するために、出願人は従来図４に示す冷媒サイクル装置の開発を試みた。
【０００７】
図４において、１０は内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを示しており、密閉容器１２内の電動要素１４とこの電動要素１４の回転軸１６で駆動される第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４を備えて構成されている。コンプレッサ１０は冷媒導入管９４から吸い込まれた冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２で圧縮して密閉容器１２内に吐出し、この密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスを冷媒導入管９２から中間冷却回路１５０Ａに吐出する。
【０００８】
中間冷却回路１５０Ａはガスクーラ１５４を通過するように設けられており、そこで、冷媒ガスは空冷され、第２の回転圧縮要素３４に吸い込まれて圧縮される。２段目の圧縮にて高圧となった冷媒ガスは、冷媒吐出管９６から吐出され、ガスクーラ１５４で空冷される。このガスクーラ１５４から出た冷媒は内部熱交換器１６０にて蒸発器１５７を出た冷媒と熱交換した後、膨張弁１５６を経て蒸発器１５７に入り、蒸発して再度内部熱交換器１６０を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２に吸い込まれる。
【０００９】
この場合の動作を図３のｐ−ｈ線図を参照して説明する。第１の回転圧縮要素３２で圧縮されて中間圧となり、密閉容器１２内に吐出された冷媒は（図３の▲２▼’の状態）、冷媒導入管９２から出て中間冷却回路１５０Ａに流入する。そしてこの中間冷却回路１５０Ａが通過するガスクーラ１５４に流入し、そこで空冷方式により放熱される（図３の▲３▼の状態）。ここで中間圧の冷媒はガスクーラにて図３に示す如くエンタルピーをΔｈ１失う。
【００１０】
その後、第２の回転圧縮要素３４に吸い込まれて２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管９６より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている（図３の▲４▼の状態）。
【００１１】
冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４に流入し、そこで空冷方式により放熱された後（図３の▲５▼’の状態）、内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される（図３の▲５▼の状態）。その後、冷媒は膨張弁１５６にて減圧され、その過程でガス／液混合状態となり（図３の▲６▼の状態。）、次に蒸発器１５７に流入して蒸発する（図３の▲１▼’’の状態）。蒸発器１５７から出た冷媒は内部熱交換器１６０を通過し、そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪って加熱される（図３の▲１▼’の状態）。
【００１２】
そして、内部熱交換器１６０で加熱された冷媒は冷媒導入管９４からロータリコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図４の遷臨界冷媒サイクル装置でも蒸発器１５７から出た冷媒を内部熱交換器１６０により高圧側の冷媒にて加熱することで過熱度（図３の▲１▼’）を取ることができるので、レシーバータンクを廃止することも可能であるが、運転条件によっては余剰冷媒が生じるため、コンプレッサ１０に液バックが起こり、液圧縮による損傷が発生する危険性があった。
【００１４】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置において、レシーバータンクを設けることなく、コンプレッサの液圧縮による損傷の発生を防止することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の遷臨界冷媒サイクル装置では、コンプレッサは密閉容器内に電動要素とこの電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されて吐出された冷媒を第２の回転圧縮要素に吸い込んで圧縮し、ガスクーラに吐出すると共に、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒をガスクーラにて放熱させるための中間冷却回路と、ガスクーラから出た第２の回転圧縮要素からの冷媒と蒸発器を出た冷媒とを熱交換させるための第１の内部熱交換器と、ガスクーラを出た中間冷却回路を流れる冷媒と第１の内部熱交換器を出た蒸発器からの冷媒とを熱交換させるための第２の内部熱交換器を備えているので、蒸発器から出た冷媒は第１の内部熱交換器でガスクーラを出た第２の回転圧縮要素からの冷媒と熱交換して熱を奪い、第２の内部熱交換器においてはガスクーラを出た中間冷却回路を流れる冷媒と熱交換して熱を奪うので、確実に冷媒の過熱度を確保してコンプレッサにおける液圧縮を回避できるようになる。
【００１６】
一方、ガスクーラを出た第２の回転圧縮要素からの冷媒は、第１の内部熱交換器において蒸発器を出た冷媒に熱を奪われるので、それにより、冷媒の温度を下げられる。また、中間冷却回路を備えているので、コンプレッサの内部の温度を下げることができる。特にこの場合、中間冷却回路を流れる冷媒はガスクーラにて放熱した後、蒸発器からの冷媒に熱を与えて第２の回転圧縮要素に吸い込まれることになるので、第２の内部熱交換器を設けたことによるコンプレッサ内部の温度上昇は生じない。
【００１７】
請求項２の発明では上記発明に加えて、冷媒として二酸化炭素を用いるので、環境問題にも寄与できるようになる。
【００１８】
また、請求項３の発明の如く蒸発器における冷媒の蒸発温度が＋１２℃乃至−１０℃である場合に極めて有効となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置に使用するコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断側面図、図２は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。尚、本発明の遷臨界冷媒サイクル装置は、自販機、空気調和機又は冷蔵庫、ショーケス等に使用されるものである。
【００２０】
各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）から成る回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００２１】
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００２２】
電動要素１４は所謂磁極集中巻き式のＤＣモータであり、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４はステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。
【００２３】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が狭持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４により偏心回転される上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。
【００２４】
一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。
【００２５】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２６】
そして、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ２）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）など既存のオイルが使用される。
【００２７】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は後述する中間冷却回路１５０に設けられた第２の内部熱交換器１６２、ガスクーラ１５４を経てスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００２８】
ここで、第２の内部熱交換器１６２はガスクーラ１５４を出た中間冷却回路１５０を流れる中間圧の冷媒と、後述する第１の内部熱交換器１６０を出た蒸発器１５７からの低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。
【００２９】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は前記第２の内部熱交換器１６２に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００３０】
次に図２において、上述したコンプレッサ１０は図２に示す冷媒回路の一部を構成する。即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はガスクーラ１５４の入口に接続される。そして、このガスクーラ１５４を出た配管は前述する第１の内部熱交換器１６０を通過する。この第１の内部熱交換器１６０はガスクーラ１５４から出た高圧側の冷媒と蒸発器１５７から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。
【００３１】
第１の内部熱交換器１６０を通過した冷媒は絞り手段としての膨張弁１５６に至る。そして、膨張弁１５６の出口は蒸発器１５７の入口に接続され、蒸発器１５７を出た配管は第１の内部熱交換器１６０を経て前記第２の内部熱交換器１６２に至る。そして、第２の内部熱交換器１６２から出た配管は冷媒導入管９４に接続される。
【００３２】
以上の構成で次に図３のｐ−ｈ線図（モリエル線図）を参照しながら本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介してコンプレッサ１０の電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３３】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（図３の▲１▼の状態）の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる（図３の▲２▼の状態）。
【００３４】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは冷媒導入管９２に入り、スリーブ１４４から出て中間冷却回路１５０に流入する。そして、この中間冷却回路１５０がガスクーラ１５４を通過する過程で空冷方式により放熱した後（図３の▲２▼’の状態）、第２の内部熱交換器１６２を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される（図３の▲３▼の状態）。
【００３５】
この状態を図３で説明すると、中間冷却回路１５０を流れる冷媒ガスはガスクーラ１５４において放熱し、このときエンタルピーをΔｈ１失う。更に、第２の内部熱交換器１６２にて低圧側の冷媒に熱を奪われて冷却され、エンタルピーをΔｈ３失う。このように、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを中間冷却回路１５０を通過させることで、ガスクーラ１５４と第２の内部熱交換器１６２にて効果的に冷却することができるので、密閉容器１２内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率も向上させることができるようになる。
【００３６】
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスは上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して、図示しない吸込ポートから第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入され、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２を経て冷媒吐出管９６より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている（図３の▲４▼の状態）。
【００３７】
冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４に流入し、そこで空冷方式により放熱した後（図３の▲５▼’の状態）、第１の内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される（図３の▲５▼の状態）。
【００３８】
この状態を図３で説明する。即ち、第１の内部熱交換器１６０が無い場合、膨張弁１５６入口における冷媒のエンタルピーは▲５▼’で示す状態となる。この場合には蒸発器１５７における冷媒温度が高くなる。一方、第１の内部熱交換器１６０にて低圧側の冷媒と熱交換させた場合には、冷媒のエンタルピーはΔｈ２だけ下がり、図３の▲５▼で示す状態となるため、図５の▲５▼’のエンタルピーより蒸発器１５７における冷媒温度が低くなる。そのため、第１の内部熱交換器１６０を設けた方が蒸発器１５７における冷媒ガスの冷却能力が向上する。
【００３９】
従って、冷媒循環量を増やさずに所望の蒸発温度、例えば蒸発器１５７での蒸発温度を＋１２℃乃至−１０℃の中高温域とすることを容易に達成することができるようになる。また、コンプレッサ１０での消費電力の低減も図ることができるようになる。
【００４０】
係る第１の内部熱交換器１６０で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁１５６に至る。尚、膨張弁１５６の入口では冷媒ガスはまだ気体の状態である。冷媒は膨張弁１５６における圧力低下により、ガス／液体の二相混合体とされ（図３の▲６▼の状態）、その状態で蒸発器１５７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。
【００４１】
その後、冷媒は蒸発器１５７から流出して（図３の▲１▼’’の状態）、第１の内部熱交換器１６０を通過する。そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受けた後（図３の▲１▼’の状態）、第２の内部熱交換器１６２に至る。そして、第２の内部熱交換器１６２で中間冷却回路１５０を流れる中間圧の冷媒から熱を奪い、更に加熱作用を受ける（図３の▲１▼の状態）。
【００４２】
ここで、この状態を図３で説明する。蒸発器１５７で蒸発して低温となり、蒸発器１５７を出た冷媒は図３に示す▲１▼’’の状態であり、冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態である。そこで、第１の内部熱交換器１６０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒のエンタルピーがΔｈ２上昇して、図３の▲１▼’に示す状態となる。これにより、冷媒は略完全に気体の状態となる。更に、第２の内部熱交換器１６２を通過させて、中間圧の冷媒と熱交換させることで、冷媒のエンタルピーがΔｈ３上昇して、図３の▲１▼に示す状態となり、冷媒は確実に過熱度が取れて完全に気体となる。
【００４３】
これにより、蒸発器１５７から出た冷媒を確実にガス化させることができるようになる。特に、運転条件により余剰冷媒が発生するような場合においても、第１の内部熱交換器１６０と第２の内部熱交換器１６２により、二段階で低圧側冷媒を加熱しているので、レシーバータンクを設けること無く、コンプレッサ１０に液冷媒が吸い込まれる液バックを確実に防止し、コンプレッサ１０が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。
【００４４】
また、前述する如く第２の内部熱交換器１６２では、第１の内部熱交換器１６０で加熱された蒸発器１５７からの低圧の冷媒と第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒とを熱交換しており、これら冷媒は両方とも熱交換された後、コンプレッサ１０に吸い込まれるため、コンプレッサ１０内に入る熱収支は零となる。
【００４５】
従って、コンプレッサ１０の吐出温度や内部温度を上昇させずに過熱度を充分に確保することができるようになるので、遷臨界冷媒サイクル装置の信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００４６】
尚、第２の内部熱交換器１６２で加熱された冷媒は、冷媒導入管９４からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００４７】
このように、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒をガスクーラ１５４にて放熱させるための中間冷却回路１５０と、ガスクーラ１５４から出た第２の回転圧縮要素３４からの冷媒と蒸発器１５７を出た冷媒とを熱交換させるための第１の内部熱交換器１６０と、ガスクーラ１５４を出た中間冷却回路１５０を流れる冷媒と第１の内部熱交換器１６０を出た蒸発器１５７からの冷媒とを熱交換させるための第２の内部熱交換器１６２を備えることで、蒸発器１５７から出た冷媒は第１の内部熱交換器１６０でガスクーラ１５４を出た第２の回転圧縮要素３４からの冷媒と熱交換して熱を奪い、第２の内部熱交換器１６２においてはガスクーラ１５４を出た中間冷却回路１５０を流れる冷媒と熱交換して熱を奪うので、確実に冷媒の過熱度を確保してコンプレッサ１０における液圧縮を回避できるようになる。
【００４８】
一方、ガスクーラ１５４を出た第２の回転圧縮要素３４からの冷媒は、第１の内部熱交換器１６０において蒸発器１５７を出た冷媒に熱を奪われるので、それにより、冷媒温度を下げられる。それにより、蒸発器１５７における冷媒ガスの冷却能力が向上する。従って、冷媒循環量を増やさずに所望の蒸発温度を容易に達成することができるようになり、コンプレッサ１０での消費電力の低減も図ることができるようになる。
【００４９】
また、中間冷却回路１５０を備えているので、コンプレッサ１０の内部の温度を下げることができる。特にこの場合、中間冷却回路１５０を流れる冷媒はガスクーラ１５４にて放熱した後、蒸発器１５７からの冷媒に熱を与えて第２の回転圧縮要素３４に吸い込まれることになるので、第２の内部熱交換器１６２を設けたことによるコンプレッサ１０内部の温度上昇は生じない。
【００５０】
尚、実施例では二酸化炭素を冷媒として使用したが、請求項１の発明ではそれに限定されるものではなく、遷臨界冷媒サイクルにて使用可能な種々の冷媒が適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明によればコンプレッサは、密閉容器内に電動要素とこの電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されて吐出された冷媒を第２の回転圧縮要素に吸い込んで圧縮し、ガスクーラに吐出すると共に、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒をガスクーラにて放熱させるための中間冷却回路と、ガスクーラから出た第２の回転圧縮要素からの冷媒と前記蒸発器を出た冷媒とを熱交換させるための第１の内部熱交換器と、ガスクーラを出た中間冷却回路を流れる冷媒と前記第１の内部熱交換器を出た蒸発器からの冷媒とを熱交換させるための第２の内部熱交換器を備えたので、蒸発器から出た冷媒は第１の内部熱交換器でガスクーラを出た第２の回転圧縮要素からの冷媒と熱交換して熱を奪い、第２の内部熱交換器においてはガスクーラを出た中間冷却回路を流れる冷媒と熱交換して熱を奪うので、確実に冷媒の過熱度を確保してコンプレッサにおける液圧縮を回避できるようになる。
【００５２】
一方、ガスクーラを出た第２の回転圧縮要素からの冷媒は、第１の内部熱交換器において蒸発器を出た冷媒に熱を奪われるので、それにより、冷媒温度を下げられる。それにより、蒸発器における冷媒ガスの冷却能力が向上する。従って、冷媒循環量を増やさずに所望の蒸発温度を容易に達成することができるようになり、コンプレッサでの消費電力の低減も図ることができるようになる。
【００５３】
また、中間冷却回路を備えているので、コンプレッサの内部の温度を下げることができる。特にこの場合、中間冷却回路を流れる冷媒はガスクーラにて放熱した後、蒸発器からの冷媒に熱を与えて第２の回転圧縮要素に吸い込まれることになるので、第２の内部熱交換器を設けたことによるコンプレッサ内部の温度上昇は生じない。
【００５４】
請求項２の発明では上記発明に加えて、冷媒として二酸化炭素を用いるので、環境問題にも寄与できるようになる。
【００５５】
また、請求項３の発明の如く蒸発器における冷媒の蒸発温度が＋１２℃乃至−１０℃である場合に極めて有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遷臨界冷媒サイクル装置を構成する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【図３】図２及び図４の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図４】従来の遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１０　多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２　密閉容器
１４　電動要素
３２　第１の回転圧縮要素
３４　第２の回転圧縮要素
９２、９４　冷媒導入管
９６　冷媒吐出管
１５０　中間冷却回路
１５４　ガスクーラ
１５６　膨張弁（絞り手段）
１５７　蒸発器
１６０　第１の内部熱交換器
１６２　第２の内部熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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