JP2004257611A - 遷臨界冷媒サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置において、ガスクーラをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器にて構成し、該熱交換器の特性を生かしながら効率の改善を図る。
【解決手段】熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）と当該金属板１５４ｂに取り付けられた冷媒配管１５４ｃとから成るロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａにてガスクーラ１５４を構成すると共に、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路１５０を設け、この中間冷却回路１５０をガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置する。また、中間冷却回路１５０の少なくとも一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成し、スパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置する。
【選択図】 図２
【解決手段】熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）と当該金属板１５４ｂに取り付けられた冷媒配管１５４ｃとから成るロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａにてガスクーラ１５４を構成すると共に、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路１５０を設け、この中間冷却回路１５０をガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置する。また、中間冷却回路１５０の少なくとも一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成し、スパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置する。
【選択図】 図２
Description
【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アキュムレータを配設し、このアキュムレータに液冷媒を溜め、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、アキュムレータ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アキュムレータを設けることは、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、アキュムレータ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、係るアキュムレータを設けること無く、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内の駆動要素としての電動要素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。
【０００８】
この場合の遷臨界冷媒サイクル装置の動作を説明する。コンプレッサ１０の冷媒導入管９４から吸い込まれた低圧の冷媒は、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内に吐出される。その後、冷媒導入管９２から出て中間冷却回路１５０Ａに流入する。中間冷却回路１５０Ａはガスクーラ１５４Ａを通過するように設けられており、そこで、空冷方式により放熱される。ここで中間圧の冷媒はガスクーラ１５４Ａにて熱が奪われる。
【０００９】
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温高圧の冷媒ガスとなり、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。
【００１０】
冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４Ａに流入し、そこで空冷方式により放熱された後、内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで蒸発器１５７を出た低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。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、次に蒸発器１５７に流入して蒸発する。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。
【００１１】
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。このように、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を取ることができるようになり、低圧側にアキュムレータなどを設けること無く、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。
【００１２】
また、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を中間冷却回路１５０Ａを通過させることで、ガスクーラ１５４Ａにて効果的に冷却することができ、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記ガスクーラ１５４Ａとしては従来では多数の熱交換用フィンと各フィンを貫通して設けられた冷媒配管と成るフィンアンドチューブタイプの熱交換器が用いられ、ファンにより係るガスクーラ１５４Ａに通風して空冷する構成とされていた。しかしながら、このようなガスクーラ１５４Ａを屋外設置の自動販売機のようは劣悪な環境で使用した場合、前記フィンがゴミ等により目詰まりを起こして、熱交換能力が低下すると云う問題が生じる。そこで、ガスクーラを全体が渦状に巻かれたロールドチューブオンシートタイプの熱交換器で構成することが考えられる。
【００１４】
このロールドチューブオンシートタイプの熱交換器は、鋼板などの熱良導性の金属板上に冷媒配管を蛇行状に溶接固定し、その状態で全体を例えば矩形の渦巻き状に巻くことによって熱交換面積の確保とコンパクト化を図ったものであり、フィンアンドチューブタイプの熱交換器に比較してゴミなどによって目詰まりし難い利点がある。
【００１５】
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冷媒サイクル装置において、ガスクーラをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器にて構成し、該熱交換器の特性を生かしながら効率の改善を図ることを目的とする。
【００１６】
【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、第１及び第２の圧縮要素を備え、ガスクーラは、熱良導性の板材と当該板材に取り付けられた冷媒配管とから成るロールドチューブオンシートタイプの熱交換器であって、第１の圧縮要素から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路を設け、この中間冷却回路をガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路を流れる冷媒を、ガスクーラを空冷する通風により効果的に冷却することができるようになる。
【００１７】
請求項２の発明の遷臨界冷媒サイクル装置では上記発明に加えて、中間冷却回路の少なくとも一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブにて構成し、このスパイラルチューブがガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路の放熱効果を著しく改善することができるようになる。
【００１８】
請求項３の発明の遷臨界冷媒サイクル装置では請求項１の発明に加えて、中間冷却回路の少なくとも一部を、ガスクーラの一部に一体に設けたことを特徴とする。
【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の回転圧縮要素（第１の圧縮要素）３２及び第２の回転圧縮要素（第２の圧縮要素）３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、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。
【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駆動要素としての電動要素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が挟持されている。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、前述した中間冷却回路１５０は第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を冷却するためのものであり、前述した冷媒導入管９２により全体が構成されている。この中間冷却回路１５０は後述するガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５による通風により空冷されるように配置される。この場合、中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２の一部は、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成されており、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置される。
【００２９】
即ち、実施例ではガスクーラ１５４はファン１５５の空気吸込側に配置されており、スパイラルチューブ１５２はファン１５５の空気吐出側に配置されている。
【００３０】
このスパイラルチューブ１５２により、熱交換面積が大きくなるため、スパイラルチューブ１５２内を流れる冷媒は、ガスクーラ１５４のファン１５５による通風による冷却作用を効果的に受けて放熱することができるようになる。これにより、冷媒をより一層冷却して中間冷却回路１５０の放熱効果の改善を図ることができるようになる。
【００３１】
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。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。
【００３２】
次に図２において、上述したコンプレッサ１０は図２に示す遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路の一部を構成する。尚、実施例の冷媒サイクル装置は例えば自動販売機に適用されるものである。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。ここで、ガスクーラ１５４は図３に示すようにロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａから構成されており、係るガスクーラ１５４に対応して前述した空冷用のファン１５５が設置されている。ガスクーラ１５４を構成する熱交換器１５４ａは、鋼板などの熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）とこの金属板１５４ｂに溶接して取り付けられた冷媒配管１５４ｃ（この冷媒配管１５４ｃの一端が冷媒吐出管９６に接続され、他端が内部熱交換器１６０への配管に接続される）とから成り、全体が矩形渦状に巻かれている。尚、ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａの組立方法は、先ず、熱良導性の金属板１５４ｂ上に蛇行状に冷媒配管１５４ｃを溶接固定し、この状態で全体が矩形の渦状となるように所定の間隔を存して巻くことで組み立てられる。
【００３３】
このような方法で組み立てられた熱交換器１５４ａを当該熱交換器１５４ａの渦の軸方向にファン１５５からの風が通過するように設置する。これにより、コンパクトながら大成る熱交換面積を確保し、ガスクーラ１５４内に流入したコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素３４からの高温高圧の冷媒ガスを効果的に冷却することが出来るようになる。
【００３４】
また、係る熱交換器１５４ａは、従来のようなフィンチューブタイプの熱交換器に比較してゴミ等による目詰まりが生じ難いので、屋外設置の自動販売機などに使用される場合のような劣悪な環境下においても目詰まりによる熱交換能力の低下を未然に回避することができるようになる。更に、前述した如く中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部のスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置しているので、中間冷却回路１５０を流れる冷媒も効果的に冷却することが出来るようになる。
【００３５】
更にまた、中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２をガスクーラ１５４に取り付けないので、ガスクーラ１５４の組立作業性も悪化することが無くなる。
【００３６】
そして、このガスクーラ１５４を出た配管は内部熱交換器１６０を通過する。この内部熱交換器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。
【００３７】
内部熱交換器１６０を通過した配管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を出た配管は内部熱交換器１６０を経て冷媒導入管９４に接続される。
【００３８】
以上の構成で次に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。
【００３９】
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。
【００４０】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスはスリーブ１４４から出て冷媒導入管９２に入り、中間冷却回路１５０を通過する。そして、冷媒はこの中間冷却回路１５０、特に、前述したスパイラルチューブ１５２内を通過する過程でガスクーラ１５４のファン１５５による通風により空冷方式で放熱する。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、そこでファン１５５により空冷方式で放熱した後、ガスクーラ１５４から出て内部熱交換器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。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、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。
【００４３】
以上のように、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、スパイラルチューブ１５２を備えた中間冷却回路１５０に流して放熱させ、密閉容器１２内の温度上昇を抑えるという効果によって、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率の向上を図ることができるようになり、加えて、第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａを備えたガスクーラ１５４にて冷却することで、放熱能力を維持することができるという効果によって、蒸発器１５７における冷却能力の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
その後、冷媒は蒸発器１５７から流出して、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、加熱作用を受ける。このように、蒸発器１５７で蒸発して低温となり、蒸発器１５７を出た冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もある。そこで、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、冷媒は過熱度が取れて完全に気体となる。これにより、低圧側にアキュムレータを設けること無く、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。
【００４５】
尚、内部熱交換器１６０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。
【００４６】
このように、熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）と当該金属板１５４ｂに取り付けられた冷媒配管１５４ｃとから成り、全体が矩形の渦状に巻かれたロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａにてガスクーラ１５４を構成すると共に、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路１５０を設け、この中間冷却回路１５０を、ガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路１５０を流れる冷媒を、ロールドチューブオンシートタイプのガスクーラ１５４を空冷するファン１５５の通風により効果的に冷却することができるようになる。
【００４７】
これにより、ガスクーラ１５４の目詰まり等による放熱効果の低下を未然に回避しながら、中間冷却回路１５０における放熱効果を確保することができるようになる。また、このとき中間冷却回路１５０の配管をガスクーラ１５４の金属板１５４ｂに取り付ける必要が無いので、ガスクーラ１５４の構造の簡素化を図り、生産コストの低減を図ることができる。
【００４８】
また、中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成し、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置しているので、中間冷却回路１５０の放熱効果の改善も図ることができるようになる。
【００４９】
尚、本実施例では中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２の少なくとも一部をスパイラルチューブ１５２にて構成し、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置するものとしたが、これに限らず、例えば、中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部を、ガスクーラ１５４の熱交換器１５４ａと一体に設けても良い。
【００５０】
この場合には、前記金属板１５４ｂ上に冷媒吐出管９６に接続される前記冷媒配管１５４ｃとは独立して冷媒導入管９２の一部（別体で構成する）を溶接固定し、全体を矩形渦状となるように巻くことで熱交換器１５４ａを構成する。これにより、中間冷却回路１５０とガスクーラ１５４を含めた高圧側の一層の小型化を図り、遷臨界冷媒サイクル（実施例では自動販売機の冷媒サイクル）の設置スペースを更に縮小することができるようになるようになる。
【００５１】
また、本実施例では二酸化炭素を冷媒として使用したが、冷媒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。
【００５２】
更に、本実施例ではコンプレッサ１０は内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いて説明したが、本発明に使用可能なコンプレッサはこれに限定されるものではなく、２段以上の圧縮要素を備えた多段圧縮式コンプレッサであれば本発明は有効である。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述する如く本発明によれば、ガスクーラをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器にて構成して目詰まり等による放熱効果の低下を未然に回避し、且つ、全体の小型化を図りながら、中間冷却回路における放熱効果を確保し、コンプレッサの運転効率の向上を図ることができるようになる。
【００５４】
請求項２の発明によれば上記発明に加えて、中間冷却回路の配管をガスクーラに取り付けないので、中間冷却回路を容易に設置することができ、上記ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器の利点を生かしながら生産コストの削減も図ることができるようになる。
【００５５】
請求項３の発明によれば請求項１の発明に加えて、ガスクーラと中間冷却回路を含む高圧側の機器のより一層の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷媒サイクル装置に使用する実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】本発明の冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【図３】ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器の拡大図である。
【図４】従来の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
１５２ スパイラルチューブ
１５４ ガスクーラ
１５４ａ 熱交換器
１５４ｂ 金属板
１５４ｃ 冷媒配管
１５５ ファン
１５６ 膨張弁（絞り手段）
１５７ 蒸発器
１６０ 内部熱交換器
【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アキュムレータを配設し、このアキュムレータに液冷媒を溜め、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、アキュムレータ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アキュムレータを設けることは、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、アキュムレータ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、係るアキュムレータを設けること無く、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内の駆動要素としての電動要素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。
【０００８】
この場合の遷臨界冷媒サイクル装置の動作を説明する。コンプレッサ１０の冷媒導入管９４から吸い込まれた低圧の冷媒は、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内に吐出される。その後、冷媒導入管９２から出て中間冷却回路１５０Ａに流入する。中間冷却回路１５０Ａはガスクーラ１５４Ａを通過するように設けられており、そこで、空冷方式により放熱される。ここで中間圧の冷媒はガスクーラ１５４Ａにて熱が奪われる。
【０００９】
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温高圧の冷媒ガスとなり、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。
【００１０】
冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４Ａに流入し、そこで空冷方式により放熱された後、内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで蒸発器１５７を出た低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。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、次に蒸発器１５７に流入して蒸発する。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。
【００１１】
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。このように、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を取ることができるようになり、低圧側にアキュムレータなどを設けること無く、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。
【００１２】
また、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を中間冷却回路１５０Ａを通過させることで、ガスクーラ１５４Ａにて効果的に冷却することができ、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記ガスクーラ１５４Ａとしては従来では多数の熱交換用フィンと各フィンを貫通して設けられた冷媒配管と成るフィンアンドチューブタイプの熱交換器が用いられ、ファンにより係るガスクーラ１５４Ａに通風して空冷する構成とされていた。しかしながら、このようなガスクーラ１５４Ａを屋外設置の自動販売機のようは劣悪な環境で使用した場合、前記フィンがゴミ等により目詰まりを起こして、熱交換能力が低下すると云う問題が生じる。そこで、ガスクーラを全体が渦状に巻かれたロールドチューブオンシートタイプの熱交換器で構成することが考えられる。
【００１４】
このロールドチューブオンシートタイプの熱交換器は、鋼板などの熱良導性の金属板上に冷媒配管を蛇行状に溶接固定し、その状態で全体を例えば矩形の渦巻き状に巻くことによって熱交換面積の確保とコンパクト化を図ったものであり、フィンアンドチューブタイプの熱交換器に比較してゴミなどによって目詰まりし難い利点がある。
【００１５】
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冷媒サイクル装置において、ガスクーラをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器にて構成し、該熱交換器の特性を生かしながら効率の改善を図ることを目的とする。
【００１６】
【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、第１及び第２の圧縮要素を備え、ガスクーラは、熱良導性の板材と当該板材に取り付けられた冷媒配管とから成るロールドチューブオンシートタイプの熱交換器であって、第１の圧縮要素から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路を設け、この中間冷却回路をガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路を流れる冷媒を、ガスクーラを空冷する通風により効果的に冷却することができるようになる。
【００１７】
請求項２の発明の遷臨界冷媒サイクル装置では上記発明に加えて、中間冷却回路の少なくとも一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブにて構成し、このスパイラルチューブがガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路の放熱効果を著しく改善することができるようになる。
【００１８】
請求項３の発明の遷臨界冷媒サイクル装置では請求項１の発明に加えて、中間冷却回路の少なくとも一部を、ガスクーラの一部に一体に設けたことを特徴とする。
【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の回転圧縮要素（第１の圧縮要素）３２及び第２の回転圧縮要素（第２の圧縮要素）３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、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。
【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駆動要素としての電動要素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が挟持されている。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、前述した中間冷却回路１５０は第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を冷却するためのものであり、前述した冷媒導入管９２により全体が構成されている。この中間冷却回路１５０は後述するガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５による通風により空冷されるように配置される。この場合、中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２の一部は、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成されており、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置される。
【００２９】
即ち、実施例ではガスクーラ１５４はファン１５５の空気吸込側に配置されており、スパイラルチューブ１５２はファン１５５の空気吐出側に配置されている。
【００３０】
このスパイラルチューブ１５２により、熱交換面積が大きくなるため、スパイラルチューブ１５２内を流れる冷媒は、ガスクーラ１５４のファン１５５による通風による冷却作用を効果的に受けて放熱することができるようになる。これにより、冷媒をより一層冷却して中間冷却回路１５０の放熱効果の改善を図ることができるようになる。
【００３１】
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。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。
【００３２】
次に図２において、上述したコンプレッサ１０は図２に示す遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路の一部を構成する。尚、実施例の冷媒サイクル装置は例えば自動販売機に適用されるものである。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。ここで、ガスクーラ１５４は図３に示すようにロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａから構成されており、係るガスクーラ１５４に対応して前述した空冷用のファン１５５が設置されている。ガスクーラ１５４を構成する熱交換器１５４ａは、鋼板などの熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）とこの金属板１５４ｂに溶接して取り付けられた冷媒配管１５４ｃ（この冷媒配管１５４ｃの一端が冷媒吐出管９６に接続され、他端が内部熱交換器１６０への配管に接続される）とから成り、全体が矩形渦状に巻かれている。尚、ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａの組立方法は、先ず、熱良導性の金属板１５４ｂ上に蛇行状に冷媒配管１５４ｃを溶接固定し、この状態で全体が矩形の渦状となるように所定の間隔を存して巻くことで組み立てられる。
【００３３】
このような方法で組み立てられた熱交換器１５４ａを当該熱交換器１５４ａの渦の軸方向にファン１５５からの風が通過するように設置する。これにより、コンパクトながら大成る熱交換面積を確保し、ガスクーラ１５４内に流入したコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素３４からの高温高圧の冷媒ガスを効果的に冷却することが出来るようになる。
【００３４】
また、係る熱交換器１５４ａは、従来のようなフィンチューブタイプの熱交換器に比較してゴミ等による目詰まりが生じ難いので、屋外設置の自動販売機などに使用される場合のような劣悪な環境下においても目詰まりによる熱交換能力の低下を未然に回避することができるようになる。更に、前述した如く中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部のスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置しているので、中間冷却回路１５０を流れる冷媒も効果的に冷却することが出来るようになる。
【００３５】
更にまた、中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２をガスクーラ１５４に取り付けないので、ガスクーラ１５４の組立作業性も悪化することが無くなる。
【００３６】
そして、このガスクーラ１５４を出た配管は内部熱交換器１６０を通過する。この内部熱交換器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。
【００３７】
内部熱交換器１６０を通過した配管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を出た配管は内部熱交換器１６０を経て冷媒導入管９４に接続される。
【００３８】
以上の構成で次に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。
【００３９】
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。
【００４０】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスはスリーブ１４４から出て冷媒導入管９２に入り、中間冷却回路１５０を通過する。そして、冷媒はこの中間冷却回路１５０、特に、前述したスパイラルチューブ１５２内を通過する過程でガスクーラ１５４のファン１５５による通風により空冷方式で放熱する。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、そこでファン１５５により空冷方式で放熱した後、ガスクーラ１５４から出て内部熱交換器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。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、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。
【００４３】
以上のように、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、スパイラルチューブ１５２を備えた中間冷却回路１５０に流して放熱させ、密閉容器１２内の温度上昇を抑えるという効果によって、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率の向上を図ることができるようになり、加えて、第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａを備えたガスクーラ１５４にて冷却することで、放熱能力を維持することができるという効果によって、蒸発器１５７における冷却能力の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
その後、冷媒は蒸発器１５７から流出して、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、加熱作用を受ける。このように、蒸発器１５７で蒸発して低温となり、蒸発器１５７を出た冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もある。そこで、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、冷媒は過熱度が取れて完全に気体となる。これにより、低圧側にアキュムレータを設けること無く、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。
【００４５】
尚、内部熱交換器１６０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。
【００４６】
このように、熱良導性の金属板１５４ｂ（板材）と当該金属板１５４ｂに取り付けられた冷媒配管１５４ｃとから成り、全体が矩形の渦状に巻かれたロールドチューブオンシートタイプの熱交換器１５４ａにてガスクーラ１５４を構成すると共に、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路１５０を設け、この中間冷却回路１５０を、ガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置したので、中間冷却回路１５０を流れる冷媒を、ロールドチューブオンシートタイプのガスクーラ１５４を空冷するファン１５５の通風により効果的に冷却することができるようになる。
【００４７】
これにより、ガスクーラ１５４の目詰まり等による放熱効果の低下を未然に回避しながら、中間冷却回路１５０における放熱効果を確保することができるようになる。また、このとき中間冷却回路１５０の配管をガスクーラ１５４の金属板１５４ｂに取り付ける必要が無いので、ガスクーラ１５４の構造の簡素化を図り、生産コストの低減を図ることができる。
【００４８】
また、中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブ１５２にて構成し、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置しているので、中間冷却回路１５０の放熱効果の改善も図ることができるようになる。
【００４９】
尚、本実施例では中間冷却回路１５０の冷媒導入管９２の少なくとも一部をスパイラルチューブ１５２にて構成し、このスパイラルチューブ１５２がガスクーラ１５４を空冷するためのファン１５５の通風により空冷されるように配置するものとしたが、これに限らず、例えば、中間冷却回路１５０を構成する冷媒導入管９２の一部を、ガスクーラ１５４の熱交換器１５４ａと一体に設けても良い。
【００５０】
この場合には、前記金属板１５４ｂ上に冷媒吐出管９６に接続される前記冷媒配管１５４ｃとは独立して冷媒導入管９２の一部（別体で構成する）を溶接固定し、全体を矩形渦状となるように巻くことで熱交換器１５４ａを構成する。これにより、中間冷却回路１５０とガスクーラ１５４を含めた高圧側の一層の小型化を図り、遷臨界冷媒サイクル（実施例では自動販売機の冷媒サイクル）の設置スペースを更に縮小することができるようになるようになる。
【００５１】
また、本実施例では二酸化炭素を冷媒として使用したが、冷媒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。
【００５２】
更に、本実施例ではコンプレッサ１０は内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いて説明したが、本発明に使用可能なコンプレッサはこれに限定されるものではなく、２段以上の圧縮要素を備えた多段圧縮式コンプレッサであれば本発明は有効である。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述する如く本発明によれば、ガスクーラをロールドチューブオンシートタイプの熱交換器にて構成して目詰まり等による放熱効果の低下を未然に回避し、且つ、全体の小型化を図りながら、中間冷却回路における放熱効果を確保し、コンプレッサの運転効率の向上を図ることができるようになる。
【００５４】
請求項２の発明によれば上記発明に加えて、中間冷却回路の配管をガスクーラに取り付けないので、中間冷却回路を容易に設置することができ、上記ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器の利点を生かしながら生産コストの削減も図ることができるようになる。
【００５５】
請求項３の発明によれば請求項１の発明に加えて、ガスクーラと中間冷却回路を含む高圧側の機器のより一層の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷媒サイクル装置に使用する実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】本発明の冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【図３】ロールドチューブオンシートタイプの熱交換器の拡大図である。
【図４】従来の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
１５２ スパイラルチューブ
１５４ ガスクーラ
１５４ａ 熱交換器
１５４ｂ 金属板
１５４ｃ 冷媒配管
１５５ ファン
１５６ 膨張弁（絞り手段）
１５７ 蒸発器
１６０ 内部熱交換器
Claims (3)
- 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、第１及び第２の圧縮要素を備え、
前記ガスクーラは、熱良導性の板材と当該板材に取り付けられた冷媒配管とから成るロールドチューブオンシートタイプの熱交換器であって、
前記第１の圧縮要素から吐出された冷媒を放熱させるための中間冷却回路を設け、該中間冷却回路を前記ガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したことを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。 - 前記中間冷却回路の少なくとも一部を、多数の細片状若しくは針状の熱交換フィンを備えたスパイラルチューブにて構成し、該スパイラルチューブが前記ガスクーラを空冷するための通風により空冷されるように配置したことを特徴とする請求項１の遷臨界冷媒サイクル装置。
- 前記中間冷却回路の少なくとも一部を、前記ガスクーラの一部に一体に設けたことを特徴とする請求項１の遷臨界冷媒サイクル装置。
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