JP2002130843A - 超臨界蒸気圧縮サイクル - Google Patents
超臨界蒸気圧縮サイクルInfo
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2102—Temperatures at the outlet of the gas cooler
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧側の圧力が所定値以上の高圧になった場
合に作動する安全装置を備えた、超臨界蒸気圧縮サイク
ルを提供する。 【解決手段】 蒸気圧縮サイクルの高サイドが超臨界圧
力で運転される閉回路を形成するように、配管６により
直列連結された圧縮機１、ガスクーラ２、絞り抵抗４ａ
及びエバポレータ４を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルに
おいて、前記閉回路中の高圧側と低圧側とを連結するバ
イパス回路２０を設け、該バイパス回路２０に前記高圧
側が所定値以上の高圧となった時に開くバイパス開閉弁
２１を設けた。
合に作動する安全装置を備えた、超臨界蒸気圧縮サイク
ルを提供する。 【解決手段】 蒸気圧縮サイクルの高サイドが超臨界圧
力で運転される閉回路を形成するように、配管６により
直列連結された圧縮機１、ガスクーラ２、絞り抵抗４ａ
及びエバポレータ４を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルに
おいて、前記閉回路中の高圧側と低圧側とを連結するバ
イパス回路２０を設け、該バイパス回路２０に前記高圧
側が所定値以上の高圧となった時に開くバイパス開閉弁
２１を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、閉回路において、
高サイドにおいては超臨界条件下で作動される冷媒（特
にＣＯ2 冷媒）を利用する空調ユニット、冷凍機、及び
ヒートポンプのような蒸気圧縮サイクルに関し、特に、
高圧側の圧力が所定値以上の高圧になった場合に作動す
る安全装置を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルに関する。
高サイドにおいては超臨界条件下で作動される冷媒（特
にＣＯ2 冷媒）を利用する空調ユニット、冷凍機、及び
ヒートポンプのような蒸気圧縮サイクルに関し、特に、
高圧側の圧力が所定値以上の高圧になった場合に作動す
る安全装置を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境の保全に対する関心が高
まっているが、車両用空調装置の冷媒として従来用いら
れているＲ１３４ａといった代替フロンは、地球温暖化
に対して影響を与えることが懸念されている。このた
め、このような代替フロン冷媒等に代わる物質として、
元来自然界に存在する物質、いわゆる自然冷媒を用いた
車両用空調装置の研究が行われている。このような自然
冷媒の候補として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）が注目されて
いる。このＣＯ2 は、地球温暖化に対する寄与が代替フ
ロンよりもはるかに小さいだけでなく、可燃性がないう
え、基本的には人体に無害である。
まっているが、車両用空調装置の冷媒として従来用いら
れているＲ１３４ａといった代替フロンは、地球温暖化
に対して影響を与えることが懸念されている。このた
め、このような代替フロン冷媒等に代わる物質として、
元来自然界に存在する物質、いわゆる自然冷媒を用いた
車両用空調装置の研究が行われている。このような自然
冷媒の候補として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）が注目されて
いる。このＣＯ2 は、地球温暖化に対する寄与が代替フ
ロンよりもはるかに小さいだけでなく、可燃性がないう
え、基本的には人体に無害である。
【０００３】このような背景から、二酸化炭素を使用し
た蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、ＣＯ2 冷凍サイクル
と略す）が提案されており、これを図２に示して簡単に
説明する。図２において、図中の符号１は気相状態のＣ
Ｏ2 を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１で圧縮されたＣＯ
2 を外気等との間で熱交換して冷却するガスクーラ（放
熱器）、３はインタークーラ７出口側の配管に設けられ
た圧力制御弁、４は冷却器として機能するエバポレータ
（蒸発器）であり、気液２相状態のＣＯ2 はエバポレー
タ４内で気化（蒸発）する際に空気から蒸発潜熱を奪っ
て冷却する。
た蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、ＣＯ2 冷凍サイクル
と略す）が提案されており、これを図２に示して簡単に
説明する。図２において、図中の符号１は気相状態のＣ
Ｏ2 を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１で圧縮されたＣＯ
2 を外気等との間で熱交換して冷却するガスクーラ（放
熱器）、３はインタークーラ７出口側の配管に設けられ
た圧力制御弁、４は冷却器として機能するエバポレータ
（蒸発器）であり、気液２相状態のＣＯ2 はエバポレー
タ４内で気化（蒸発）する際に空気から蒸発潜熱を奪っ
て冷却する。
【０００４】圧力制御弁３は、ガスクーラ２出口側にお
いて後述する感温筒１１により検知されたＣＯ2 温度
（冷媒温度）に応じてガスクーラ２出口側圧力（本例で
はインタークーラ７出口側の高サイド圧力）を制御す
る。なお、圧力制御弁３は高圧力を制御するとともに減
圧器を兼ねたものであり、ＣＯ2 冷媒は、この圧力制御
弁３により減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2
となり、さらに絞り抵抗４ａ（絞り手段）により減圧さ
れる。なお、図中の符号５は液体冷媒５ａを貯留する液
溜容器、６は冷媒通路となる配管である。
いて後述する感温筒１１により検知されたＣＯ2 温度
（冷媒温度）に応じてガスクーラ２出口側圧力（本例で
はインタークーラ７出口側の高サイド圧力）を制御す
る。なお、圧力制御弁３は高圧力を制御するとともに減
圧器を兼ねたものであり、ＣＯ2 冷媒は、この圧力制御
弁３により減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2
となり、さらに絞り抵抗４ａ（絞り手段）により減圧さ
れる。なお、図中の符号５は液体冷媒５ａを貯留する液
溜容器、６は冷媒通路となる配管である。
【０００５】インタークーラ７は、ガスクーラ２を通過
した低温低圧の液体冷媒とエバポレータ４を通過した高
温高圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
で、このインタークーラ７は、蒸気圧縮式冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善するものであ
り、必ずしも設ける必要はない。インタークーラ７設け
ない場合には、圧力制御弁３をガスクーラ２の出口近傍
の配管に設けることが好ましい。また、符号８は圧縮機
１から吐出された冷媒ガスより潤滑油を捕集するオイル
セパレータであり、捕集された潤滑油は油戻し管９を通
って圧縮機１内に戻される。そして、圧縮機１、ガスク
ーラ２、圧力制御弁３、絞り抵抗４ａおよびエバポレー
タ４は、それぞれ冷媒通路の配管６によって接続され、
閉回路（ＣＯ2 冷凍サイクル）を形成している。
した低温低圧の液体冷媒とエバポレータ４を通過した高
温高圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
で、このインタークーラ７は、蒸気圧縮式冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善するものであ
り、必ずしも設ける必要はない。インタークーラ７設け
ない場合には、圧力制御弁３をガスクーラ２の出口近傍
の配管に設けることが好ましい。また、符号８は圧縮機
１から吐出された冷媒ガスより潤滑油を捕集するオイル
セパレータであり、捕集された潤滑油は油戻し管９を通
って圧縮機１内に戻される。そして、圧縮機１、ガスク
ーラ２、圧力制御弁３、絞り抵抗４ａおよびエバポレー
タ４は、それぞれ冷媒通路の配管６によって接続され、
閉回路（ＣＯ2 冷凍サイクル）を形成している。
【０００６】このＣＯ2 冷凍サイクルの作動は、フロン
を冷媒として使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルと
同様である。すなわち、図３（ＣＯ2 モリエル線図）の
Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、圧縮機で気相状
態のＣＯ2 を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温圧縮の気相状
態のＣＯ2 を放熱器（ガスクーラ）にて冷却する（Ｂ−
Ｃ）。そして、減圧器（絞り装置）により減圧して（Ｃ
−Ｄ）、気液相状態となったＣＯ2 を冷却器（エバポレ
ータ）で蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外
部流体から奪って外部流体を冷却する。
を冷媒として使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルと
同様である。すなわち、図３（ＣＯ2 モリエル線図）の
Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、圧縮機で気相状
態のＣＯ2 を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温圧縮の気相状
態のＣＯ2 を放熱器（ガスクーラ）にて冷却する（Ｂ−
Ｃ）。そして、減圧器（絞り装置）により減圧して（Ｃ
−Ｄ）、気液相状態となったＣＯ2 を冷却器（エバポレ
ータ）で蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外
部流体から奪って外部流体を冷却する。
【０００７】しかしながら、ＣＯ2 の臨界温度は約３１
℃と従来の冷媒であるフロンの臨界温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのＣＯ2
の温度がＣＯ2 の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてＣＯ2 は凝縮しない（線
分ＢＣが飽和液線ＳＬと交差しない）。また、放熱器出
口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのＣＯ2 温度によって決定され、放熱器出口側での
ＣＯ2 温度は放熱器の放熱能力と外気温度（制御不可）
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。従って、放熱器出口側
（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口側圧
力）を制御することによって制御可能となる。つまり、
夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力（エンタ
ルピ差）を確保するためには、モリエル線図にＥ−Ｆ−
Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器出口側圧力を高く
する必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力は、従
来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要
がある。
℃と従来の冷媒であるフロンの臨界温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのＣＯ2
の温度がＣＯ2 の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてＣＯ2 は凝縮しない（線
分ＢＣが飽和液線ＳＬと交差しない）。また、放熱器出
口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのＣＯ2 温度によって決定され、放熱器出口側での
ＣＯ2 温度は放熱器の放熱能力と外気温度（制御不可）
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。従って、放熱器出口側
（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口側圧
力）を制御することによって制御可能となる。つまり、
夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力（エンタ
ルピ差）を確保するためには、モリエル線図にＥ−Ｆ−
Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器出口側圧力を高く
する必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力は、従
来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要
がある。
【０００８】車両用空調装置を例にすると、前記圧縮機
の運転圧力は、従来のＲ１３４（フロン）では３ｋｇ／
ｃｍ2 程度であるのに対して、ＣＯ2 では４０ｋｇ／ｃ
ｍ2程度と高くなり、また、運転停止圧力は、Ｒ１３４
（フロン）では１５ｋｇ／ｃｍ2 程度であるのに対し
て、ＣＯ2 では１００ｋｇ／ｃｍ2 程度と高くなる。
の運転圧力は、従来のＲ１３４（フロン）では３ｋｇ／
ｃｍ2 程度であるのに対して、ＣＯ2 では４０ｋｇ／ｃ
ｍ2程度と高くなり、また、運転停止圧力は、Ｒ１３４
（フロン）では１５ｋｇ／ｃｍ2 程度であるのに対し
て、ＣＯ2 では１００ｋｇ／ｃｍ2 程度と高くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】さて、上述した超臨界
蒸気圧縮サイクルにおいては、特にＣＯ2 のように臨界
温度の低い冷媒を使用するような場合、十分な冷却能力
を得るためには圧縮機の運転圧力が高くなる。このた
め、圧縮機吐出側の高圧側では機器や配管が高圧を受け
ることとなるが、たとえば車両用空調装置において圧縮
機を駆動するエンジンの回転数が急上昇した場合など、
圧縮機の吐出圧力が一時的に所定値以上の異常圧力まで
上昇してしまうことがある。このような異常圧力は、機
器や配管の耐圧設計を越えることも考えられるため好ま
しいことではなく、従って、これを保護するための安全
装置が望まれる。
蒸気圧縮サイクルにおいては、特にＣＯ2 のように臨界
温度の低い冷媒を使用するような場合、十分な冷却能力
を得るためには圧縮機の運転圧力が高くなる。このた
め、圧縮機吐出側の高圧側では機器や配管が高圧を受け
ることとなるが、たとえば車両用空調装置において圧縮
機を駆動するエンジンの回転数が急上昇した場合など、
圧縮機の吐出圧力が一時的に所定値以上の異常圧力まで
上昇してしまうことがある。このような異常圧力は、機
器や配管の耐圧設計を越えることも考えられるため好ま
しいことではなく、従って、これを保護するための安全
装置が望まれる。
【００１０】このような保護対策としては、たとえばフ
ロン冷媒を使用した従来の車両用空調装置の場合、高圧
側が所定圧力以上となった時に電磁クラッチへの通電を
停止して圧縮機の運転を止め、さらに、放熱器への送風
量を制御して冷凍サイクル内の圧力が上昇するのを防止
することが従来より行われている。また、場合によって
は冷媒を閉回路内から逃がすことも行われている。しか
し、このような従来の保護対策は、臨界温度の低い冷媒
を用いる場合の一時的な異常圧力（フロン冷媒に比べて
かなり高くなる）に十分な対応ができないため、これに
対応しうる安全装置が望まれる。
ロン冷媒を使用した従来の車両用空調装置の場合、高圧
側が所定圧力以上となった時に電磁クラッチへの通電を
停止して圧縮機の運転を止め、さらに、放熱器への送風
量を制御して冷凍サイクル内の圧力が上昇するのを防止
することが従来より行われている。また、場合によって
は冷媒を閉回路内から逃がすことも行われている。しか
し、このような従来の保護対策は、臨界温度の低い冷媒
を用いる場合の一時的な異常圧力（フロン冷媒に比べて
かなり高くなる）に十分な対応ができないため、これに
対応しうる安全装置が望まれる。
【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、高圧側の圧力が所定値以上の高圧になった場合に
作動する安全装置を備えた、超臨界蒸気圧縮サイクルを
提供することにある。
ので、高圧側の圧力が所定値以上の高圧になった場合に
作動する安全装置を備えた、超臨界蒸気圧縮サイクルを
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
超臨界蒸気圧縮サイクルは、蒸気圧縮サイクルの高サイ
ドにおいては超臨界圧力で運転される閉回路を形成する
ように、配管により直列連結された圧縮機、放熱器、絞
り手段及び蒸発器を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルにお
いて、前記閉回路中の高圧側と低圧側とを連結するバイ
パス回路を設け、該バイパス回路に前記高圧側が所定値
以上の高圧となった時に開くバイパス開閉弁を設けたこ
とを特徴とするものである。上記の超臨界蒸気圧縮サイ
クルにおいては、前記バイパス回路が、前記圧縮機の吐
出側と前記放熱器との間から分岐し、前記絞り手段と前
記圧縮機の吸入側との間へ連結されるものが好ましい。
また、上記の超臨界蒸気圧縮サイクルにおいては、前記
バイパス開閉弁を開く高圧の圧力検出手段を、前記圧縮
機の吐出口近傍に設けるのことが好ましい。
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
超臨界蒸気圧縮サイクルは、蒸気圧縮サイクルの高サイ
ドにおいては超臨界圧力で運転される閉回路を形成する
ように、配管により直列連結された圧縮機、放熱器、絞
り手段及び蒸発器を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルにお
いて、前記閉回路中の高圧側と低圧側とを連結するバイ
パス回路を設け、該バイパス回路に前記高圧側が所定値
以上の高圧となった時に開くバイパス開閉弁を設けたこ
とを特徴とするものである。上記の超臨界蒸気圧縮サイ
クルにおいては、前記バイパス回路が、前記圧縮機の吐
出側と前記放熱器との間から分岐し、前記絞り手段と前
記圧縮機の吸入側との間へ連結されるものが好ましい。
また、上記の超臨界蒸気圧縮サイクルにおいては、前記
バイパス開閉弁を開く高圧の圧力検出手段を、前記圧縮
機の吐出口近傍に設けるのことが好ましい。
【００１３】このような超臨界蒸気圧縮サイクルによれ
ば、高圧側が所定圧力以上の高圧になると、バイパス開
閉弁が開いてバイパス回路が連通状態になるので、高圧
に圧縮された冷媒はバイパス回路を通って速やかに低圧
側へ流れるので、高圧側の一時的な異常圧力を低下させ
ることができる。
ば、高圧側が所定圧力以上の高圧になると、バイパス開
閉弁が開いてバイパス回路が連通状態になるので、高圧
に圧縮された冷媒はバイパス回路を通って速やかに低圧
側へ流れるので、高圧側の一時的な異常圧力を低下させ
ることができる。
【００１４】上記の超臨界蒸気圧縮サイクルにおいて
は、前記バイパス回路が、前記圧縮機の吐出側と前記放
熱器との間から分岐し、前記絞り手段と前記圧縮機の吸
入側との間へ連結されるものが好ましい。また、上記の
超臨界蒸気圧縮サイクルにおいては、前記バイパス開閉
弁を開く高圧の圧力検出手段を、前記圧縮機の吐出口近
傍に設けるのことが好ましい。
は、前記バイパス回路が、前記圧縮機の吐出側と前記放
熱器との間から分岐し、前記絞り手段と前記圧縮機の吸
入側との間へ連結されるものが好ましい。また、上記の
超臨界蒸気圧縮サイクルにおいては、前記バイパス開閉
弁を開く高圧の圧力検出手段を、前記圧縮機の吐出口近
傍に設けるのことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超臨界蒸気圧
縮サイクルの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示す超臨界蒸気圧縮サイクルは、たとえば車両用
空調装置に適用されるＣＯ2 冷凍サイクルであり、図中
の符号１は気相状態のＣＯ2 を圧縮する圧縮機である。
圧縮機１は、図示しない駆動源（たとえば内燃機関エン
ジン等）から駆動力を得て駆動する。符号の２は圧縮機
１で圧縮されたＣＯ2 を外気等との間で熱交換して冷却
するガスクーラ（放熱器）であり、符号の３はインター
クーラ７出口側の配管に設けられた圧力制御弁である。
この圧力制御弁３は、ガスクーラ２出口側において後述
する感温筒１１により検知されたＣＯ2 温度（冷媒温
度）に応じてガスクーラ２出口側圧力（本例ではインタ
ークーラ７出口側の高サイド圧力）を制御する。なお、
圧力制御弁３は高圧力を制御するとともに減圧器を兼ね
たものであり、ＣＯ2 冷媒は、この圧力制御弁３により
減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2 となり、さ
らに絞り抵抗４ａ（絞り手段）により減圧される。
縮サイクルの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示す超臨界蒸気圧縮サイクルは、たとえば車両用
空調装置に適用されるＣＯ2 冷凍サイクルであり、図中
の符号１は気相状態のＣＯ2 を圧縮する圧縮機である。
圧縮機１は、図示しない駆動源（たとえば内燃機関エン
ジン等）から駆動力を得て駆動する。符号の２は圧縮機
１で圧縮されたＣＯ2 を外気等との間で熱交換して冷却
するガスクーラ（放熱器）であり、符号の３はインター
クーラ７出口側の配管に設けられた圧力制御弁である。
この圧力制御弁３は、ガスクーラ２出口側において後述
する感温筒１１により検知されたＣＯ2 温度（冷媒温
度）に応じてガスクーラ２出口側圧力（本例ではインタ
ークーラ７出口側の高サイド圧力）を制御する。なお、
圧力制御弁３は高圧力を制御するとともに減圧器を兼ね
たものであり、ＣＯ2 冷媒は、この圧力制御弁３により
減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2 となり、さ
らに絞り抵抗４ａ（絞り手段）により減圧される。
【００１６】図中の符号４は、車室内の空気冷却手段
（冷却器）として機能するエバポレータ（蒸発器）で、
気液２相状態のＣＯ2 はエバポレータ４内で気化（蒸
発）する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内
空気を冷却する。符号の５は液体冷媒５ａを貯留する液
溜容器であり、この液溜容器５にはエバポレータ４出口
側の配管６が上下に貫通しており、液溜容器５内の液体
冷媒５ａと配管６内の液体冷媒とが熱交換される構成に
なっている。液溜容器５の配管６の貫通部は、液溜容器
５内が密閉空間となるようにシール（不図示）されてい
る。また、液溜容器５の底部は、連通管５ｂにより、圧
力制御弁３および絞り抵抗４ａ間の配管６に連通してい
る。
（冷却器）として機能するエバポレータ（蒸発器）で、
気液２相状態のＣＯ2 はエバポレータ４内で気化（蒸
発）する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内
空気を冷却する。符号の５は液体冷媒５ａを貯留する液
溜容器であり、この液溜容器５にはエバポレータ４出口
側の配管６が上下に貫通しており、液溜容器５内の液体
冷媒５ａと配管６内の液体冷媒とが熱交換される構成に
なっている。液溜容器５の配管６の貫通部は、液溜容器
５内が密閉空間となるようにシール（不図示）されてい
る。また、液溜容器５の底部は、連通管５ｂにより、圧
力制御弁３および絞り抵抗４ａ間の配管６に連通してい
る。
【００１７】インタークーラ７は、ガスクーラ２を通過
した低温低圧の液体冷媒とエバポレータ４を通過した高
温高圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
であり、このインタークーラ７は、ＣＯ2 冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善する機能を有す
るものである。また、符号の８は圧縮機１から吐出され
た冷媒ガスよりミスト状の潤滑油を捕集するオイルセパ
レータであり、捕集された潤滑油は油戻し管９を通って
圧縮機１内に戻される。なお、油戻し管９により捕集し
た潤滑油を戻すのは、圧縮機１内又は圧縮機１の吸入管
となる。そして、圧縮機１、ガスクーラ２、圧力制御弁
３、絞り抵抗４ａおよびエバポレータ４は、それぞれが
配管６によって接続されて、閉回路（ＣＯ2 冷凍サイク
ル）を形成している。
した低温低圧の液体冷媒とエバポレータ４を通過した高
温高圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
であり、このインタークーラ７は、ＣＯ2 冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善する機能を有す
るものである。また、符号の８は圧縮機１から吐出され
た冷媒ガスよりミスト状の潤滑油を捕集するオイルセパ
レータであり、捕集された潤滑油は油戻し管９を通って
圧縮機１内に戻される。なお、油戻し管９により捕集し
た潤滑油を戻すのは、圧縮機１内又は圧縮機１の吸入管
となる。そして、圧縮機１、ガスクーラ２、圧力制御弁
３、絞り抵抗４ａおよびエバポレータ４は、それぞれが
配管６によって接続されて、閉回路（ＣＯ2 冷凍サイク
ル）を形成している。
【００１８】このような構成のＣＯ2 冷凍サイクルに
は、高圧側で所定圧力を越える異常圧力が生じた場合の
安全装置として、閉回路中の高圧側と低圧側とを連結す
るバイパス回路２０が設けられている。図示のバイパス
回路２０は、圧縮機１の吐出側である分岐点Ａ１（高圧
側）から分岐して絞り抵抗４ａとエバポレータ４との間
の分岐点Ｂ１（低圧側）に連結されている。また、バイ
パス回路２０には、高圧側が所定の圧力より高くなった
場合に開くバイパス開閉弁２１が設けられており、図示
の例ではバイパス開閉弁２１として電磁弁が採用されて
いる。このバイパス開閉弁２１は、圧縮機１の吐出側に
圧力検出手段として設けた圧力スイッチ２２からの信号
を受けて開くように構成されている。圧力スイッチ２２
などの圧力検出手段は、高圧側が所定圧力を越えた場合
の異常圧力を検出して信号などを出力するものであり、
より正確で迅速な異常圧力の検出を可能にするために
は、圧縮機１の吐出口にできるだけ近い位置に設けるの
が好ましい。なお、圧力検出手段が圧力スイッチ２２の
場合、その検出信号は実際には図示を省略した制御装置
を経由して送られる。
は、高圧側で所定圧力を越える異常圧力が生じた場合の
安全装置として、閉回路中の高圧側と低圧側とを連結す
るバイパス回路２０が設けられている。図示のバイパス
回路２０は、圧縮機１の吐出側である分岐点Ａ１（高圧
側）から分岐して絞り抵抗４ａとエバポレータ４との間
の分岐点Ｂ１（低圧側）に連結されている。また、バイ
パス回路２０には、高圧側が所定の圧力より高くなった
場合に開くバイパス開閉弁２１が設けられており、図示
の例ではバイパス開閉弁２１として電磁弁が採用されて
いる。このバイパス開閉弁２１は、圧縮機１の吐出側に
圧力検出手段として設けた圧力スイッチ２２からの信号
を受けて開くように構成されている。圧力スイッチ２２
などの圧力検出手段は、高圧側が所定圧力を越えた場合
の異常圧力を検出して信号などを出力するものであり、
より正確で迅速な異常圧力の検出を可能にするために
は、圧縮機１の吐出口にできるだけ近い位置に設けるの
が好ましい。なお、圧力検出手段が圧力スイッチ２２の
場合、その検出信号は実際には図示を省略した制御装置
を経由して送られる。
【００１９】このような構成の安全装置を設けることに
より、圧縮機１の回転速度が急変するなどして吐出口側
に急激な圧力上昇が生じた場合、この異常圧力を圧力ス
イッチ２２が検出する。圧力スイッチ２２の検出信号が
出力されると、電磁弁を採用したバイパス開閉弁２１が
瞬時に開き、高圧の気体冷媒はその一部がバイパス回路
２０を通って低圧側へと流出する。このため、圧縮機１
の吐出側における異常高圧は一時的にせよ緩和されて低
下するので、その間を利用して適切な処置を施すことが
可能となり、異常高圧による機器や配管類の破損を防止
することができる。
より、圧縮機１の回転速度が急変するなどして吐出口側
に急激な圧力上昇が生じた場合、この異常圧力を圧力ス
イッチ２２が検出する。圧力スイッチ２２の検出信号が
出力されると、電磁弁を採用したバイパス開閉弁２１が
瞬時に開き、高圧の気体冷媒はその一部がバイパス回路
２０を通って低圧側へと流出する。このため、圧縮機１
の吐出側における異常高圧は一時的にせよ緩和されて低
下するので、その間を利用して適切な処置を施すことが
可能となり、異常高圧による機器や配管類の破損を防止
することができる。
【００２０】さて、本発明の安全装置は、上述した構成
に限定されることはなく、たとえば高圧側におけるバイ
パス回路２０の分岐は、圧縮機１の吐出側と放熱器２と
の間であればよく、従って、図１に示す分岐点Ａ２のよ
うにオイルセパレータ８の後流側であってもよい。ま
た、低圧側におけるバイパス回路２０の連結位置は、絞
り手段４ａと圧縮機１の吐出側との間であればよく、従
って、図１に示す分岐点Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のように、エ
バポレータ４の後流側となるいずれの位置でもよい。
に限定されることはなく、たとえば高圧側におけるバイ
パス回路２０の分岐は、圧縮機１の吐出側と放熱器２と
の間であればよく、従って、図１に示す分岐点Ａ２のよ
うにオイルセパレータ８の後流側であってもよい。ま
た、低圧側におけるバイパス回路２０の連結位置は、絞
り手段４ａと圧縮機１の吐出側との間であればよく、従
って、図１に示す分岐点Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のように、エ
バポレータ４の後流側となるいずれの位置でもよい。
【００２１】そして、バイパス開閉弁２１についても、
圧力スイッチとの組合せた電磁弁に限定されることはな
く、たとえば圧縮機１の吐出側から冷媒圧力をダイアフ
ラム等で構成される圧力検出部に導入し、異常圧力を検
出した時点で自動的に開となる自動弁であってもよい。
圧力スイッチとの組合せた電磁弁に限定されることはな
く、たとえば圧縮機１の吐出側から冷媒圧力をダイアフ
ラム等で構成される圧力検出部に導入し、異常圧力を検
出した時点で自動的に開となる自動弁であってもよい。
【００２２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で設計
変更可能であることは言うまでもない。
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で設計
変更可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】上述した本発明によれば、圧縮機の吐出
側（高圧側）において異常圧力が生じた場合にバイパス
開閉弁を開き、バイパス回路を通して高圧の気体冷媒を
低圧側に逃がすように構成したので、瞬時に吐出圧力を
低下させて回路を保護する安全装置として機能させるこ
とができる。
側（高圧側）において異常圧力が生じた場合にバイパス
開閉弁を開き、バイパス回路を通して高圧の気体冷媒を
低圧側に逃がすように構成したので、瞬時に吐出圧力を
低下させて回路を保護する安全装置として機能させるこ
とができる。
【図１】 本発明に係る冷凍サイクルの一実施形態とし
てＣＯ2 冷凍サイクルの構成例を示す図である。
てＣＯ2 冷凍サイクルの構成例を示す図である。
【図２】 従来のＣＯ2 冷凍サイクルの構成例を示す図
である。
である。
【図３】 ＣＯ2 のモリエル線図である。
１ 圧縮機 ２ ガスクーラ（放熱器） ４ エバポレータ（蒸発器） ４ａ 絞り抵抗（絞り手段） ６ 配管（冷媒通路） ２０ バイパス回路 ２１ バイパス開閉弁 ２２ 圧力スイッチ（圧力検出手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 蒸気圧縮サイクルの高サイドにおいて
は超臨界圧力で運転される閉回路を形成するように、配
管により直列連結された圧縮機、放熱器、絞り手段及び
蒸発器を備えた超臨界蒸気圧縮サイクルにおいて、 前記閉回路中の高圧側と低圧側とを連結するバイパス回
路を設け、該バイパス回路に前記高圧側が所定値以上の
高圧となった時に開くバイパス開閉弁を設けたことを特
徴とする超臨界蒸気圧縮サイクル。 - 【請求項２】 前記バイパス回路は、前記圧縮機の吐
出側と前記放熱器との間から分岐し、前記絞り手段と前
記圧縮機の吸入側との間へ連結されることを特徴とする
請求項１に記載の超臨界蒸気圧縮サイクル。 - 【請求項３】 前記バイパス開閉弁を開く高圧の圧力
検出手段が、前記圧縮機の吐出口近傍に設けられたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の超臨界蒸気圧縮
サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000323234A JP2002130843A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 超臨界蒸気圧縮サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000323234A JP2002130843A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 超臨界蒸気圧縮サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002130843A true JP2002130843A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18800961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000323234A Withdrawn JP2002130843A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 超臨界蒸気圧縮サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002130843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127327A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Yanmar Co Ltd | エンジン駆動式ヒートポンプの高圧上昇回避手段 |
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000323234A patent/JP2002130843A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127327A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Yanmar Co Ltd | エンジン駆動式ヒートポンプの高圧上昇回避手段 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |