JP2003329313A - 蒸気圧縮式冷凍機 - Google Patents

蒸気圧縮式冷凍機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 臨界温度が６０℃以下の冷媒（二酸化炭素）
を用いた蒸気圧縮式冷凍機において、大きな冷凍能力を
必要とする際に、冷凍能力が大きく低下することを防止
する。 【解決手段】 低圧側冷媒の圧力（蒸発器４内の冷媒圧
力）のパラメータをなす冷媒温度センサ７の検出温度が
臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽
和温度を超えたときには、送風機６を停止させる又は最
小風量にする等して蒸発器４への送風量を所定風量以下
とする。これにより、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）
を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界
圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。したが
って、大きな冷凍能力を必要とする際に、冷凍能力が大
きく低下することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素等の臨
界温度が６０℃以下の冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機に
関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】蒸気圧
縮式冷凍機は、周知のごとく、圧縮機にて圧縮された高
圧冷媒を高圧側熱交換器で放冷するとともに、低圧側熱
交換器にて低圧冷媒を蒸発させることにより低温側の熱
を高温側に移動させるものである。
【０００３】ところで、夏場の炎天下に長時間放置され
た車両では、室内温度が６０℃以上まで上昇する場合が
十分にある得るので、車両用空調装置は、この６０℃以
上まで上昇した高温の室内空気を２５℃程度まで急速に
冷却することができる能力が必要である。
【０００４】そして、このような大きな熱負荷が発生す
る急速冷房運転時には、低圧側熱交換器、つまり蒸発器
内の冷媒圧力が上昇するが、このとき、例えばフロン
（Ｒ１３４ａ）のように臨界温度が冷却すべき空気の温
度より十分に高い冷媒を用いれば、熱負荷が大きい場合
であっても、低圧側冷媒の温度が臨界温度未満となり、
低圧側冷媒が気液二相状態となるので、冷媒を蒸発させ
て室内に吹き出す空気を冷却することができる。因み
に、Ｒ１３４ａの臨界温度は約１００℃である。
【０００５】これに対して、二酸化炭素等の臨界温度が
冷却すべき空気の温度より低い冷媒を用いた場合におい
て、前述のごとく熱負荷が大きくなると、低圧側冷媒の
温度が臨界温度以上となり、低圧側冷媒圧力が冷媒の臨
界圧力以上となってしまうおそれがある。因みに、二酸
化炭素の臨界温度は約３１℃である。
【０００６】そして、冷媒の圧力が臨界圧力以上となり
冷媒が臨界状態となると、物性的に気相冷媒と液相冷媒
との差異がなくなるので、冷媒の蒸発潜熱が０となり、
顕熱のみで室内に吹き出す空気を冷却することとなる。
このため、冷媒を蒸発させて蒸発潜熱を利用して室内に
吹き出す空気を冷却する場合に比べて、冷房能力（冷凍
能力）が大幅に低下してしまう。
【０００７】また、圧縮機の吸入側に気液分離器を設け
て気相冷媒と液相冷媒とを分離する蒸気圧縮式冷凍機に
おいて、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上となると、気
液分離器内の圧力も臨界圧力以上となるため、気液分離
器にて気相冷媒と液相冷媒とを分離することができなく
なる。
【０００８】また、蒸発器に冷媒を循環させるポンプ手
段として、エジェクタ（ＪＩＳ Ｚ８１２６ 番号２．
１．２．３等参照）を用いた蒸気圧縮式冷凍機では、圧
縮機の吸入側に設けられた気液分離器から蒸発器に冷媒
が供給されるので、蒸発器にて加熱された冷媒が気液分
離器に流入すると、気液分離器内の冷媒が加熱されて蒸
発器に供給される冷媒温度が上昇するため、蒸発器の冷
房能力（吸熱能力）が更に低下する。
【０００９】本発明は、上記点に鑑み、臨界温度が６０
℃以下の冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機において、大き
な冷凍能力を必要とする際に、冷凍能力が大きく低下す
ることを防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、臨界温度が
６０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮さ
れた高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低
圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温
側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であっ
て、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を所定圧力以下
となるように制御することを特徴とする。
【００１１】これにより、冷凍能力が大きく低下するこ
とを防止できる。
【００１２】請求項２に記載の発明では、臨界温度が６
０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮され
た高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧
冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側
の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を所定圧力以下とな
るように低圧側圧力を制御する制御手段を有すことを特
徴とする。
【００１３】これにより、冷凍能力が大きく低下するこ
とを防止できる。
【００１４】請求項３に記載の発明では、臨界温度が６
０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮され
た高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧
冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側
の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以
下となるように制御することを特徴とする。
【００１５】これにより、冷凍能力が大きく低下するこ
とを防止できる。
【００１６】請求項４に記載の発明では、臨界温度が６
０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮され
た高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧
冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側
の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発潜熱
と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力以下となるよ
うに制御することを特徴とする。
【００１７】これにより、冷凍能力が大きく低下するこ
とを防止できる。
【００１８】請求項５に記載の発明では、低圧側熱交換
器（４）への送風量を制御することにより、低圧側熱交
換器（４）内の冷媒圧力を制御することを特徴とする。
【００１９】これにより、低圧側熱交換器（４）での熱
交換量（吸熱量）を抑制することが可能となるので、低
圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうこと
を防止でき、冷凍能力が大きく低下することを防止でき
る。
【００２０】請求項６に記載の発明では、低圧側熱交換
器（４）内の冷媒圧力が所定圧力を超えたときには、低
圧側熱交換器（４）への送風量を所定風量以下とするこ
とを特徴とする。
【００２１】これにより、低圧側熱交換器（４）での熱
交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側
冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防
止でき、冷凍能力が大きく低下することを防止できる。
【００２２】請求項７に記載の発明では、低圧側熱交換
器（４）に流れる冷媒量を制御することにより、低圧側
熱交換器（４）内の冷媒圧力を制御することを特徴とす
る。
【００２３】これにより、低圧側熱交換器（４）での熱
交換量（吸熱量）を抑制することが可能となるので、低
圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうこと
を防止でき、冷凍能力が大きく低下することを防止でき
る。
【００２４】請求項８に記載の発明では、低圧側熱交換
器（４）内の冷媒圧力が所定圧力を超えたときには、低
圧側熱交換器（４）に流れる冷媒量を低圧側熱交換器
（４）内の冷媒圧力が所定圧力を超える前より小さくす
ることを特徴とする。
【００２５】これにより、低圧側熱交換器（４）での熱
交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側
冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防
止でき、冷凍能力が大きく低下することを防止できる。
【００２６】請求項９に記載の発明では、圧縮機（１）
にて圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する放熱器（２）
と、低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）
と、放熱器（２）から流出した冷媒の圧力エネルギーを
速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル、及びノズルから噴射する冷媒と低圧側熱交換器
（４）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネル
ギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させ
る昇圧部とを有するエジェクタ（９）と、エジェクタ
（９）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
して気相冷媒を圧縮機（１）の吸引側に供給し、液相冷
媒を低圧側熱交換器（４）側に供給する気液分離器
（５）と、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が臨界圧
力以下の所定圧力を超えたときに、エジェクタ（９）と
気液分離器（５）とを繋ぐ冷媒回路を閉じる開閉弁（１
９）とを備えることを特徴とする。
【００２７】これにより、低圧側熱交換器（４）には、
減圧直後の低温の冷媒が直接に流入するので、低圧側熱
交換器（４）に供給される冷媒温度が上昇しなく、低圧
側熱交換器（４）の冷房能力（吸熱能力）が大幅に低下
することを防止できる。
【００２８】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００２９】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を車両用空調装置に適用
したものであって、図１は本実施形態に係る蒸気圧縮式
冷凍機の模式図である。
【００３０】圧縮機１は走行用のエンジン又は専用モー
タから駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、放
熱器２は圧縮機１にて圧縮された高圧冷媒の熱を室外空
気中に放冷する高圧側熱交換器である。
【００３１】なお、本実施形態では、冷媒として二酸化
炭素を使用しているとともに、高圧側冷媒圧力、つまり
圧縮機１の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上まで高めること
で、十分な冷凍能力を確保している。
【００３２】膨脹弁３は放熱器２から流出した高圧冷媒
を等エンタルピ的に減圧膨脹させる減圧手段であり、蒸
発器４は膨脹弁３にて減圧された低圧冷媒と室内に吹き
出す空気と熱交換させて室内に吹き出す空気から吸熱す
ることにより冷媒を蒸発加熱する低圧側熱交換器であ
る。
【００３３】気液分離器５は蒸発器４から流出する冷媒
を気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を圧縮機１の吸入側に供給するもので
あり、本実施形態では、気液分離器５にて圧縮機１に液
相冷媒が吸入されることを防止している。
【００３４】なお、本実施形態では、膨脹弁３は、蒸気
圧縮式冷凍機の成績係数が略最大となるように、高圧側
の冷媒温度、例えば放熱器２出口側の冷媒温度に基づい
て高圧側冷媒圧力を制御するもので、本実施形態では、
冷媒温度に応じて稼動するダイヤフラムを利用した機械
式の膨脹弁を採用している。
【００３５】また、送風機６は蒸発器４に空気を送風す
る送風手段であり、冷媒温度センサ７は低圧側冷媒の温
度を検出する温度検出手段であり、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）８は、冷媒温度センサ７の検出温度等に基づいて送
風機６を送風量を制御する。
【００３６】次に、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の特徴作動及びその効果を述べる。
【００３７】蒸気圧縮式冷凍機では、周知のごとく、圧
縮機１にて圧縮された高圧冷媒を放熱器２にて放冷した
後、膨脹弁３にて減圧して気液二相状態として、蒸発器
４にて液相冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却
する。
【００３８】このとき、急速冷房運転時等のように熱負
荷が大きくなると、前述のごとく、低圧側冷媒の圧力
（蒸発器４内の冷媒圧力）が上昇して低圧側冷媒の温度
が上昇する。
【００３９】そして、冷媒温度センサ７の検出温度が臨
界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和
温度を超えたときには、送風機６を停止させる又は最小
風量にする等して蒸発器４への送風量を所定風量以下と
する。
【００４０】これにより、蒸発器４での熱交換量（吸熱
量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が
臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００４１】なお、本実施形態では、冷媒温度センサ７
は、蒸発器４の冷媒入口に設けられていたが、冷媒温度
センサ７の設置位置はこれに限定されるものではない。
【００４２】（第２実施形態）本実施形態は、図２に示
すように、蒸発器４に冷媒を循環させるポンプ手段とし
て、エジェクタ９を用いた蒸気圧縮式冷凍機（以下、エ
ジェクタサイクルと呼ぶ。）に第１実施形態を適用した
ものである。
【００４３】ここで、エジェクタ９は、周知のごとく、
高圧冷媒の圧力エネルギ（圧力ヘッド）を速度エネルギ
（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル、ノズルから噴射する高速の冷媒噴流により蒸発器４
側から冷媒を巻き込むように吸引しながら、ノズルから
噴射する冷媒と蒸発器４から吸引した冷媒とを混合させ
る混合部、及び混合部から流出する冷媒の速度エネルギ
を圧力エネルギに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディ
フューザ等かるものである。
【００４４】なお、エジェクタ９においては、混合部及
びディフューザにて冷媒圧力が上昇するので、混合部及
びディフューザにて圧縮機１の吸入圧を上昇させる昇圧
部が構成される。
【００４５】そして、第１実施形態と同様に、冷媒温度
センサ７の検出温度が所定温度を超えたときには、送風
機６を停止させる又は最小風量にする等して蒸発器４へ
の送風量を所定風量以下として、蒸発器４での熱交換量
（吸熱量）を抑制して低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上
まで上昇してしまうことを防止する。
【００４６】（第３実施形態）本実施形態は、図３、４
に示すように、蒸発器４を迂回させて冷媒を流すバイパ
ス回路１０及びバイパス回路１０の連通状態を制御する
制御弁１１を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出
温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相
当の飽和温度を超えたときには、制御弁１１を開いて蒸
発器４に流れる冷媒量を蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧
力を超える前に比べて小さくするものである。
【００４７】これにより、蒸発器４での熱交換量（吸熱
量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が
臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００４８】なお、図３は膨脹弁３を用いた蒸気圧縮式
冷凍機（以下、膨脹弁サイクルと呼ぶ。）に本実施形態
を適用したものであり、図４はエジェクタサイクルに本
実施形態を適用したものである。
【００４９】（第４実施形態）第３実施形態では、蒸発
器４の冷媒入口部と冷媒出口部とを繋ぐようにバイパス
回路１０を設けたが、本実施形態は、図５、６に示すよ
うに、放熱器２の冷媒出口部と蒸発器４の冷媒出口側と
を繋ぐようにバイパス回路１０を設けたものである。
【００５０】そして、膨脹弁サイクル（図５参照）で
は、膨脹弁３にて減圧される前の冷媒を蒸発器４の冷媒
出口側に導いて蒸発器４を流れる冷媒量を減少させると
ともに、制御弁１１にて放熱器２から流出した冷媒を減
圧した後、蒸発器４の冷媒出口側、つまり気液分離器５
に導いている。
【００５１】また、エジェクタサイクル（図６参照）で
は、放熱器２から流出した冷媒を制御弁１１にて減圧し
た後、蒸発器４の冷媒出口側のうちエジェクタ９の冷媒
出口側、つまり気液分離器５に導いている。
【００５２】なお、エジェクタサイクルでは、制御弁１
１を開くことによりエジェクタ９を流れる冷媒量を減少
させてエジェクタ９のポンプ能力を低下させることによ
り、蒸発器４を流れる冷媒量を減少させる。
【００５３】（第５実施形態）本実施形態は、第４実施
形態の変形例である。具体的には、図７、８に示すよう
に、バイパス回路１０のうち制御弁１１の冷媒流れ下流
側に冷媒を蓄える冷媒タンク１２を設けるとともに、冷
媒タンク１２の冷媒出口側に冷媒タンク１２から流出す
る冷媒量を規制する絞り手段として第２制御弁１４を設
け、かつ、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下
の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超え
たときには制御弁１１を開き制御弁１４を閉じる。
【００５４】これにより、冷媒タンク１２に冷媒が溜ま
っていくとともに、気液分離器５内の液相冷媒が全て蒸
発して加熱蒸気なるため、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸
発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さ
くなる。
【００５５】したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱
量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が
臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００５６】なお、図７膨脹弁サイクルに本実施形態を
適用したものであり、図８はエジェクタサイクルに本実
施形態を適用したものである。
【００５７】因みに、本実施形態は、気液分離器５内も
加熱蒸気となるので、冷媒温度センサ７を気液二相状態
となる蒸発器４の冷媒入口側に設けることが望ましい。
【００５８】（第６実施形態）本実施形態は、図９に示
すように、膨脹弁サイクルにおいて、蒸発器４から流出
した冷媒を気液分離器５を迂回させて圧縮機１の吸入側
に導くバイパス回路１５、及び蒸発器４から流出した冷
媒を気液分離器５に導く冷媒回路を開閉する制御弁１６
を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界
圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温
度を超えたときには制御弁１６を閉じるものである。
【００５９】これにより、気液分離器５から新たに冷媒
が供給されて循環冷媒量が増大してしまうことを防止で
きるので、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸発器４内の冷媒
圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくなる。
【００６０】したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱
量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が
臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６１】（第７実施形態）本実施形態は、第６実施
形態をエジェクタサイクルに適用したものである。具体
的には、図１０に示すように、エジェクタ９と蒸発器４
とを繋ぐ冷媒回路に第２の気液分離器５ａを設けるとと
もに、蒸発器４から流出した冷媒を第２の気液分離器５
ａを迂回させて圧縮機１の吸入側に導くバイパス回路１
５、及び蒸発器４から流出した冷媒を第２の気液分離器
５ａに導く冷媒回路を開閉する制御弁１６を設け、か
つ、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定
圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたとき
には制御弁１６を閉じるものである。
【００６２】これにより、第２の気液分離器５ａから新
たに冷媒が供給されて循環冷媒量が増大してしまうこと
を防止できるので、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸発器４
内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくな
る。
【００６３】したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱
量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が
臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６４】なお、本実施形態では、サイクル中の余剰
冷媒は、主に第２の気液分離器５ａにて蓄えられてお
り、気液分離器５は、主に気相冷媒と液相冷媒とを分離
して気相冷媒を圧縮機１に供給し、液相冷媒を蒸発器４
に供給する気液分離手段として機能する。
【００６５】（第８実施形態）本実施形態は、第６実施
の変形例である。具体的には、図１１に示すように、膨
脹弁３にて減圧されて温度が低下した低圧冷媒にて気液
分離器５を冷却する冷却装置１７を設けたものである。
【００６６】これにより、気液分離器５内を臨界温度以
下に保持することが可能となるので、低圧側冷媒の圧力
が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６７】（第９実施形態）本実施形態は、第５実施
形態（図８参照）に第８実施形態を適用したものであ
る。具体的には、図１２に示すように、エジェクタ９に
て減圧されて温度が低下した低圧冷媒にて冷媒タンク１
２を冷却する冷却装置１７を設けたものである。
【００６８】これにより、気液分離器５内を臨界温度以
下に保持することが可能となるので、低圧側冷媒の圧力
が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６９】（第１０実施形態）本実施形態は、図１３
に示すように、エジェクタサイクルにおいて、蒸発器４
に流れ込む冷媒量を調節する流量調整弁１８を設けると
ともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の
所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えた
ときには、流量調整弁１８の開度を絞って蒸発器４に流
れ込む冷媒量を蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超え
る前より小さくして、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上
まで上昇してしまうことを防止するものである。
【００７０】なお、図１３では、気液分離器５と蒸発器
４とを繋ぐ冷媒回路に流量調整弁１８を設けたが、本実
施形態はこれに限定されるものではなく、例えばエジェ
クタ９と蒸発器４とを繋ぐ冷媒回路に流量調整弁１８を
設けてもよい。
【００７１】（第１１実施形態）本実施形態は、図１４
に示すように、エジェクタサイクルにおいて、エジェク
タ９と気液分離器５とを繋ぐ冷媒回路を開閉する開閉弁
１９を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が
臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽
和温度を超えたときには、開閉弁１９を閉じるものであ
る。
【００７２】これにより、開閉弁１９を閉じたときに
は、圧縮機１→放熱器２→エジェクタ９のノズル→蒸発
器４→気液分離器５→圧縮機１の順に冷媒が循環すると
ともに、エジェクタ９は昇圧機能が無い単純な減圧手段
として機能する。
【００７３】そして、蒸発器４には、減圧直後の低温の
冷媒が直接に流入するので、蒸発器４に供給される冷媒
温度が上昇しなく、蒸発器４の冷房能力（吸熱能力）が
大幅に低下することを防止できる。
【００７４】（第１２実施形態）上述の実施形態では、
冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより
間接的に低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、
図１５に示すように、圧力センサ７ａにて直接的に低圧
側冷媒圧力を検出するものである。なお、圧力センサ７
ａの設置位置は、気液分離器５に限定されるものではな
い。
【００７５】（第１３実施形態）上述の実施形態では、
冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより
低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、図１６に
示すように、送風量と蒸発器４に流入する空気温度（蒸
発器前空気温度センサ７ｂの検出温度）とから蒸発器４
での可能な最大吸熱量を演算し、この最大吸熱量が所定
量以下となるように送風量を制御することにより、低圧
側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを
防止するものである。
【００７６】なお、蒸発器前空気温度センサ７ｂの検出
温度に代えて、蒸発器後空気温度センサ、又は、内気モ
ード時にあっては内気温度センサ、外気モード時にあっ
ては外気温度センサの検出温度を用いてもよい。
【００７７】（第１４実施形態）上述の実施形態では、
冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより
低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、図１７に
示すように、高圧側冷媒圧力（圧力センサ７ｃの検出圧
力）、圧縮機１の回転数及び圧縮機１の消費動力に基づ
いて低圧側冷媒圧力を推定するものである。
【００７８】（第１５実施形態）本実施形態は、前述し
た「臨界圧力以下の所定圧力」として、冷媒の蒸発潜熱
と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力を採用したも
のである。
【００７９】図１８は、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密
度との積と冷媒の飽和温度との関係を示すグラフであ
り、図１８から明らかなように、臨界温度直前で冷媒の
蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる。したが
って、「臨界圧力以下の所定圧力」として、冷媒の蒸発
潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力を採用す
れば、冷凍能力が大きく低下することを確実に防止でき
る。
【００８０】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、本発明を車両用空調装置に適用したが、本発明の適
用はこれに限定されるものではない。
【００８１】また、上述の実施形態では、冷媒として二
酸化炭素を用いたが、臨界温度が６０℃以下の冷媒であ
れば、二酸化炭素に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機
の模式図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍
機の模式図である。
【図１１】本発明の第８実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍
機の模式図である。
【図１２】本発明の第９実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍
機の模式図である。
【図１３】本発明の第１０実施形態に係る蒸気圧縮式冷
凍機の模式図である。
【図１４】本発明の第１１実施形態に係る蒸気圧縮式冷
凍機の模式図である。
【図１５】本発明の第１２実施形態に係る蒸気圧縮式冷
凍機の模式図である。
【図１６】本発明の第１３実施形態に係る蒸気圧縮式冷
凍機の模式図である。
【図１７】本発明の第１４実施形態に係る蒸気圧縮式冷
凍機の模式図である。
【図１８】冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積と冷
媒の飽和温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…膨脹弁、４…蒸発器、５
…気液分離器、６…送風機、７…冷媒温度センサ７、８
…電子制御装置。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いら
    れ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高
    圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側
    熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させ
    る蒸気圧縮式冷凍機であって、 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を所定圧力以下
    となるように制御することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍
    機。
  2. 【請求項２】 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いら
    れ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高
    圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側
    熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させ
    る蒸気圧縮式冷凍機であって、 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を所定圧力以下
    となるように低圧側圧力を制御する制御手段を有すこと
    を特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
  3. 【請求項３】 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いら
    れ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高
    圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側
    熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させ
    る蒸気圧縮式冷凍機であって、 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を冷媒の臨界圧
    力以下となるように制御することを特徴とする蒸気圧縮
    式冷凍機。
  4. 【請求項４】 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いら
    れ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高
    圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側
    熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させ
    る蒸気圧縮式冷凍機であって、 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発
    潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力以下とな
    るように制御することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
  5. 【請求項５】 前記低圧側熱交換器（４）への送風量を
    制御することにより、前記低圧側熱交換器（４）内の冷
    媒圧力を制御することを特徴とする請求項１ないし４の
    いずれか１つに記載の蒸気圧縮式冷凍機。
  6. 【請求項６】 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力
    が所定圧力を超えたときには、前記低圧側熱交換器
    （４）への送風量を所定風量以下とすることを特徴とす
    る請求項５に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
  7. 【請求項７】 前記低圧側熱交換器（４）に流れる冷媒
    量を制御することにより、前記低圧側熱交換器（４）内
    の冷媒圧力を制御することを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれか１つに記載の蒸気圧縮式冷凍機。
  8. 【請求項８】 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力
    が所定圧力を超えたときには、前記低圧側熱交換器
    （４）に流れる冷媒量を前記低圧側熱交換器（４）内の
    冷媒圧力が所定圧力を超える前より小さくすることを特
    徴とする請求項７に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
  9. 【請求項９】 圧縮機（１）にて圧縮された高温高圧の
    冷媒を放冷する放熱器（２）と、 低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、 前記放熱器（２）から流出した冷媒の圧力エネルギーを
    速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
    ル、及び前記ノズルから噴射する冷媒と前記低圧側熱交
    換器（４）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エ
    ネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧
    させる昇圧部とを有するエジェクタ（９）と、 前記エジェクタ（９）から流出した冷媒を気相冷媒と液
    相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１）の吸引
    側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（４）側に
    供給する気液分離器（５）と、 前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が臨界圧力以下
    の所定圧力を超えたときに、前記エジェクタ（９）と前
    記気液分離器（５）とを繋ぐ冷媒回路を閉じる開閉弁
    （１９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍
    機。
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