JP2004279014A - Ｃｏ２冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯ_２を冷媒として使用しカスケード式二段圧縮方式により、圧縮機の潤滑油を非相溶性と相溶性とに使い分けをして、エネルギの効率利用を可能とする冷温熱同時利用のＣＯ_２冷凍サイクルを提供する。
【構成】第１の発明のカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルは、低段側蒸発器１０、低段側圧縮機１１、カスケードコンデンサ１２、（低段側）膨張弁１３とよりなり、ＣＯ_２冷媒により低温飽和域を含む領域で作動する低段側ＣＯ_２冷凍サイクル１８と、高段側圧縮機１４、ガスクーラ１５、（高段側）膨張弁１６、高段側蒸発器１７とより構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＯ_２冷凍サイクルに関し、特に冷温熱源と高温熱源とを併せ持つＣＯ_２冷凍サイクルで、単一潤滑油を使用した一段膨張方式や二段膨張方式の二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルや、異種潤滑油を使用したカスケード式二段圧縮のＣＯ_２冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球環境保護に対するフロン系冷媒の規制から、オゾン層破壊、地球温暖化等で特異の存在にあるＣＯ_２（二酸化炭素）を使用した効率的ＣＯ_２冷凍サイクルの出現が期待されている。
また、エネルギの効率的利用の見地から冷熱と温熱を同時に供給できる多用途熱供給システムの出現が期待されている。
【０００３】
従来より、マイナス数十度の低温度の冷却を行うための手段として、高温側の高段サイクルと低温側の低段サイクルをカスケードコンデンサを介して組み合わせた二元冷凍サイクルが使用されている。
上記二元冷凍サイクルを形成するカスケード式二段圧縮冷凍サイクルとしては、例えばアンモニア冷媒を使用する高段側アンモニア冷凍回路と、ＣＯ_２を冷媒として使用する低段側ＣＯ_２冷凍回路とより構成し、上記カスケード式二段圧縮冷凍サイクルはコンビニエンスストア、スーパーマーケット等の店舗に設けられ、前記アンモニア冷凍回路と、蒸発器を除くＣＯ_２冷凍回路と、カスケードコンデンサとよりなるコンデンシングユニットを店舗の屋外に配設し、ＣＯ_２冷凍回路の蒸発器は店舗内のショーケースに設置される構成にしている。
【０００４】
上記高段側アンモニア冷凍回路と低段側ＣＯ_２冷凍回路とを組み合わせた冷却装置に係わる提案がある。（例えば特許文献１参照。）
上記提案は、図４に示すように下記構成よりなる。
則ち、図に見るように、本提案に係わるカスケード式二段圧縮冷凍サイクルは、アンモニア冷凍回路５１とＣＯ_２冷凍回路５３とよりなり、カスケードコンデンサ５４を介して組み合わされている。
上記アンモニア冷凍回路５１は、高段側圧縮機５５、凝縮器５６、アンモニア受液器５７、膨張弁５８、カスケードコンデンサ５４がこの順に形成され、
ＣＯ_２冷凍回路５３は、カスケードコンデンサ５４、ＣＯ_２受液器６０、蒸発器６１をこの順に形成している。
そして、上記二段圧縮冷凍サイクルはコンビニエンスストア、スーパーマーケット等の店舗に設けられ、前記アンモニア冷凍回路５１と、蒸発器６１を除くＣＯ_２冷凍回路５３と、カスケードコンデンサ５４とよりなるコンデンシングユニットＣを店舗の屋外に配設し、ＣＯ_２冷凍回路５３の蒸発器６１は店舗内のショーケースＳに設置される構成にしている。
【０００５】
そして、上記カスケード式二段圧縮冷凍サイクルにおいては、高段側のアンモニア冷凍回路５１に設けられた高段側圧縮機５５によりアンモニア冷媒を循環させ、カスケードコンデンサ５４で低段側のＣＯ_２冷凍回路５３を流れるＣＯ_２ガスを奪熱により液化させ、液化したＣＯ_２液冷媒をショーケースＳ内の蒸発器６１へ流入させこれを気化させて、液化と気化によりＣＯ_２冷媒の自然循環と蒸発器６１より冷熱を放出する構成にしている。
【０００６】
上記カスケード式二段圧縮冷凍サイクルの高段側アンモニア冷凍回路５１の事故による低段側ＣＯ_２冷凍回路５３の過大な圧力上昇が惹起された場合は、該過大圧力を逃し弁６２より排出させ、安全運転を図るようにしたものである。
【０００７】
一方従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用される冷媒の脱フロン対策のひとつとして、ＣＯ_２を使用した冷凍サイクルが提案され、臨界点の低いＣＯ_２を冷媒として使用するため、その冷凍サイクルは臨界点を越える超臨界域を含むサイクルとなり、一般に下記問題点を内蔵する。
則ち、液相冷媒が圧縮機に吸入されて圧縮機の損傷を招く問題と、サイクルの効率低下の問題がある。
前者の問題点は、ＣＯ_２を使用した通常のＣＯ_２サイクルの場合は超臨界高温高圧ＣＯ_２ガスを冷却するガスクーラ出口側のＣＯ_２温度に基づいてガスクーラ出口側圧力を減圧弁の開度によって調整しているため、蒸発器出口側の過熱度が不十分となり、圧縮機に液相冷媒が吸入される。
【０００８】
この提案は、上記問題点に鑑みなされたものである。該提案の一実施例として二段膨張二段圧縮冷凍サイクルを形成させ、高段側圧縮機の仕事量を小さくしてＣＯ_２サイクルの冷凍能力を増大させ、且つ成績係数の向上を図っている。
則ち、図５（Ａ）に見るように、高段側圧縮機７１ｂ、ガスクーラ７２、高段側減圧弁７３、中間冷却器７４、低段側減圧弁７５、低段側蒸発器７６、低段側圧縮機７１ａとより構成する。
なお、前記高段側減圧弁７３の開度はガスクーラ７２の出口側に設けた温度センサ７３ａと圧力センサ７３ｂの検出値に基づき制御装置７３ｃにより調整し、前記低段側減圧弁７５の開度は感温筒７５ａを介して調節する構成にしてある。
則ち、本実施例の場合は、平衡運転時、ガスクーラの出口高サイドＣＯ_２ガスの全量を高段側減圧弁７３を介して中間冷却器７４で中間圧力まで減圧し、ついで該中間冷却器７４の底部の前記中間圧力の液冷媒を低段側減圧弁７５で減圧して低段側蒸発器７６へ流入させている。
【０００９】
上記冷凍サイクルの作動状況は、図５（Ｂ）のｐ−ｈ線図に示す。
則ち、点Ａで、高段側圧縮機７１ｂへ流入する中間冷却器７４からの中間圧ＣＯ_２ガスと低段側圧縮機７１ａの点Ａ’の吐出ガスの冷却ガスとが合流して吸入され、点Ｂで超臨界高圧高温ＣＯ_２ガスがガスクーラ７２に流入し、点Ｃでガスクーラで外気により冷却された低温超臨界高圧ＣＯ_２ガスを高段側減圧弁７３に流入させ中間圧まで減圧する。ついで、点Ｄで前記減圧により形成された気液二相状態のＣＯ_２は中間圧過熱気相ＣＯ_２を形成して点Ａで高段側圧縮機７１ｂへ流入するとともに、点Ｅで液冷媒を形成するとともに形成された液冷媒を低段側減圧弁７５で感温筒７５ａを介して適当圧制御し点Ｆまで減圧する。ついで低段側蒸発器７６を経由して点Ｇで過熱蒸気を形成して低段側圧縮機７１ａへ流入する。
【００１０】
上記構成により、低段側減圧弁７５には飽和液以下の比エンタルピーを有する液相ＣＯ_２が流入するので、低段側蒸発器７６の出入口の比エンタルピー差を大きくすることができる。また、中間冷却器７４で分離された気相ＣＯ_２を高段側圧縮機７１ｂへ導入させ、ＣＯ_２サイクルの冷凍効率の向上を図っている。
なお、上記提案では、低段側蒸発器７６で約０℃程度の冷熱を得ている。
【００１１】
また、ＣＯ_２を冷媒とするＣＯ_２冷凍サイクルにおいては、冷媒ＣＯ_２は超臨界域を含む状態に置かれ、圧縮機においては吐出温度が上昇し易い問題があり、使用する圧縮機用潤滑油について吐出温度の上昇によるオイル劣化の問題がある。
また、ＣＯ_２はナフテン系やパラフィン系の鉱油、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ポリオキシアルキレングリコール油、カーボネート油、等の圧縮機用潤滑油とは一定の温度範囲では溶解するが、運転開始より低温を得る広範囲の温度域においても完全溶解しない問題（圧縮機へのオイルリターン）がある。
【００１２】
上記問題解決のための種々なる提案がなされ、中には、使用する冷媒に対し化学構造的に圧縮機用潤滑油と近く、ＣＯ_２と共沸性の高い炭化水素であるエタンを少量範囲で混合する低温作動体を使用して、圧縮機吐出温度の低減と共存する圧縮機用オイルのオイルリターンに対する提案もある。
上記オイルリターンに関し、前記超臨界ＣＯ_２冷凍サイクルにおける圧縮機用潤滑油に係わる提案がされている。（例えば特許文献３参照。）
【００１３】
上記提案は、図６（Ａ）に示すような圧縮機８１、ガスクーラ８２、減圧弁８３、蒸発器８４よりなる超臨界ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、蒸発器８４から流入するＣＯ_２と余剰の液相ＣＯ_２及び圧縮機８１を潤滑する潤滑油を貯留する構成よりなるアキュームレータ８５を設ける構成とし、前記潤滑油には当該冷凍サイクルの圧力が臨界圧力以上のときは相溶性が臨界圧力以下のときのそれよりも高い値を持つものを使用し、蒸発器８４側の低圧側では相溶性が低いため分離状態にある液相の潤滑油と液相ＣＯ_２とが個別に存在する。そのため、図６（Ｂ）に見るようにタンク８６内には比重の大きい液相潤滑油が下部に溜りその上に液相ＣＯ_２が貯留される。なお圧縮機８１には前記アキュームレータ８５内に投入されたＵ字型吸入管８７を設け、該Ｕ字型吸入管８７の湾曲下部に設けた吸入孔８７ａより、前記分離貯留状態にある液相潤滑油と液相ＣＯ_２を吸入出来る構成にしている。
【００１４】
上記構成により、当該冷凍サイクルの圧力が臨界圧力より低い側は、液相ＣＯ_２が圧縮機へ送り込まれることが無く、潤滑油のみを圧縮機８１内へ導入し、成績係数の悪化及び圧縮機８１の損傷を防止できる。
また、臨界圧力より高いガスクーラ等の超臨界圧力側では潤滑油の相溶性が高くなり、潤滑油はＣＯ_２とともにガスクーラ内を流通するので、潤滑油のガスクーラ内の滞留を防ぐとともに、冷凍能力の向上を図るようにしている。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−２４３２９０公報
【特許文献２】
特開平１０−１１５４７０号公報
【特許文献３】
特開平１１−９４３８０号公報
【００１６】
上記先行技術を見るに、文献１は、高段側に設けたアンモニア冷凍回路と低段側に設けたＣＯ_２冷凍回路をカスケードコンデンサを介して組み合わせたカスケード式二段圧縮冷凍サイクルに係わるもので、高段側アンモニア冷凍回路での事故発生に対処する低段側ＣＯ_２冷凍回路の安全対策に関するものであって、当該カスケード冷凍サイクルにおける高段側、低段側で使用する圧縮機油に関する記載は無い。
また、文献２は、臨界圧力を越えるＣＯ_２冷凍サイクルの回路構成に係わるもので、その一実施例としてＣＯ_２を冷媒とする二段膨張二段圧縮冷凍サイクルの回路構成と作動状況が記載されているが、高段側、低段側に使用する潤滑油についての記載は無い。なお、この場合の冷凍サイクルはカーエアコンを対象とするもので、低段蒸発器により生成される冷熱源は約０℃程度を対象としたものである。
また、文献３は、ＣＯ_２を冷媒としたＣＯ_２冷凍サイクルにおける、潤滑油の臨界圧以上と臨界圧以下ではその相溶性を変える潤滑油の取り扱いについて記載したもので、ガスクーラ側の高圧側では相溶性の高くなる使用潤滑油の性状により潤滑油は冷媒とともに移動しガスクーラ中の滞留を防ぎ、蒸発器出口の低圧側では前記潤滑油の相溶性の低くなる性状と特殊アクチュエータを使用することにより、分離した潤滑油を別個取り出して、圧縮機への液冷媒の吸入を防ぐとともに分離した潤滑油を取り出し供給するようにしたものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように、
近年地球環境保護に対するフロン系冷媒の規制から、自然冷媒のひとつであり、オゾン層破壊係数が零で、地球温暖化係数が１であるＣＯ_２（二酸化炭素）を使用した冷凍サイクルが使用されるようになり、その効率の改善が強く要求されている。また、エネルギの効率的利用の見地から冷熱と温熱を同時に供給できる多用途熱供給システムの出現が期待されている。
【００１８】
しかし、前記したように、従来技術においては、臨界点の低いＣＯ_２を冷媒として使用することによる利点よりも、その使用による当該冷凍サイクルの受けるＣＯ_２サイクルの高圧化、冷凍効率の低下、潤滑油に対する個々の問題の解決に終始しているものが多く見受けられる。
本願発明は、ＣＯ_２を冷媒として使用することによりもたらされる利点を利用して、非相溶性、ないし相溶性の性状を持つ圧縮機オイルの好適な使い分けにより、エネルギの効率利用を可能とする冷温熱同時供給可能のＣＯ_２冷凍サイクルの提供を目的としたものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のＣＯ_２冷凍サイクルに係わる第１の発明は、
超臨界域を含む領域で作動する高段ＣＯ_２冷凍サイクルと低温飽和域を含む領域で作動する低段ＣＯ_２冷凍サイクルをカスケードコンデンサを介して組み合わせたカスケード式二段圧縮方式のＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
前記高段ＣＯ_２冷凍サイクルの圧縮機に非相溶性の潤滑油を使用し、前記低段ＣＯ_２冷凍サイクルの圧縮機に相溶性の潤滑油を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２０】
上記本発明の第１の発明は、それぞれＣＯ_２を冷媒とする二組みのＣＯ_２冷凍サイクルを用意して、カスケードコンデンサを介して組合せ、前記ＣＯ_２冷凍サイクルの一方を超臨界域を含む領域で作動する高段側ＣＯ_２冷凍サイクルを形成させ、他方を低温飽和域を含む領域で作動する低段側ＣＯ_２冷凍サイクルを形成させ、
高段側ＣＯ_２冷凍サイクルに設けられた圧縮機によりＣＯ_２冷媒を循環させ、カスケードコンデンサで高段側の蒸発器により低段側ＣＯ_２冷凍サイクルを流れるＣＯ_２ガスを奪熱により液化させ、液化したＣＯ_２液冷媒を低段側蒸発器へ流入させこれを気化させ、冷熱源を形成させて、前記高段側超臨界ＣＯ_２冷凍サイクルのガスクーラより約７５〜８５℃の温熱を得るとともに、前記冷熱源より−５０〜−７５℃の冷熱を得るようにしたものである。
そして、高段側ＣＯ_２冷凍サイクルの高温ＣＯ_２冷媒の循環には非相溶性の圧縮機オイルを使用し、低段側ＣＯ_２冷凍サイクルの低温ＣＯ_２冷媒の循環には相溶性の圧縮機オイルを使用し、前記カスケードコンデンサを介して前記非相溶性と相溶性の異種の圧縮機オイルの使用を可能とし、安全運転、高効率の、冷温熱熱源を形成する冷凍サイクルを得るようにしたものである。
【００２１】
また、本発明のＣＯ_２冷凍サイクルに係わる第２の発明は、
低段圧縮と高段圧縮の２回に分割することにより圧縮効率の低下を防ぐとともに、低段の吐出しガスの温度を冷却して前記高段圧縮で再度圧縮することによって高段吐出し温度の低下を行うことにより、潤滑油の劣化防止と低温冷温熱源の形成を可能とした二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
非相溶性の潤滑油を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の第２の発明は、ＣＯ_２を冷媒として使用するとともに、ＣＯ_２に対し非相溶性の潤滑油を使用し、２段階に分割圧縮して二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルを形成したもので、圧縮効率の向上と高段圧縮温度の低下を行なったものである。
【００２３】
そして、また、前記第２の発明の二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
前記二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルは、一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルによる構成が好ましい。
なお、二段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルでも良い。
【００２４】
そしてまた、前記第２の発明の二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
前記高段圧縮機の吐出側高温ガスの顕熱の一部を利用して低段圧縮機の低温吸入ガスを加熱する熱交換器を設けた構成が好ましい。
【００２５】
本発明の２段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルに使用する潤滑油は、冷媒として使用するＣＯ_２に対して非相溶性オイルを使用して、高段側では高圧高温ガスより油分離器において分離させ、分離した非相溶性オイルを回収して高段圧縮機の吸入側へ還流させる構成とし、低段側では高段側の高サイドの高温ガスの顕熱により低段蒸発器の下流側蒸発ガスを加熱して非相溶性オイルの流動性を高め油分離器よりの低段圧縮機への還流を良好にする構成にしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の形態を、図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。以下図面に基づいて本発明の詳細を説明する。
図１は本発明の第１の発明のカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの概略構成を示す図で、図２は図１のｐ−ｈ線図である。
図３は、本発明の第２の発明である一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの概略構成を示す図である。
【００２７】
図１に見るように、本発明の第１の発明であるカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルは、
低段側蒸発器１０、低段側圧縮機１１、カスケードコンデンサ１２、膨張弁１３とよりなり、低温飽和域を含む領域で作動する低段側ＣＯ_２冷凍サイクル１８と、
高段側圧縮機１４、ガスクーラ１５、膨張弁１６、高段側蒸発器１７とよりなり、超臨界域を含む領域で作動する高段側ＣＯ_２冷凍サイクル１９とより構成し、
前記低段側の凝縮器を形成するカスケードコンデンサ１２に高段側の蒸発器１７を内蔵させ、低段側冷凍サイクルを流れるＣＯ_２ガスを奪熱により液化させ、液化したＣＯ_２液冷媒を低段側蒸発器１０へ流入させこれを気化させて、冷熱源を形成させて、冷熱源より−５０〜−７５℃の冷熱を得るとともに、前記超臨界ＣＯ_２域を含む領域で作動する高段側ＣＯ_２冷凍サイクル１９のガスクーラ１５より約７５〜８５℃の温熱を得る構成とし、冷温熱を同時に供給できる冷凍サイクルを構成する。
【００２８】
そして、高段側ＣＯ_２冷凍サイクル１９の高温ＣＯ_２冷媒の循環には非相溶性の圧縮機潤滑油を使用し、低段側ＣＯ_２冷凍サイクル１８の低温ＣＯ_２冷媒の循環には相溶性の圧縮機潤滑油を使用し、前記カスケードコンデンサ１２を介して前記非相溶性と相溶性の異種の圧縮機潤滑油の使用を可能とし、安全運転、高効率の、冷熱源と温熱源の同時供給を可能とする冷凍サイクルを得るようにしたものである。
【００２９】
図２には、図１のカスケード式二段圧縮方式のＣＯ_２冷凍サイクルのｐ−ｈ線図が示され、図に見るように高段側ＣＯ_２冷凍サイクル１９に設けられた高段側圧縮機１４によりＣＯ_２冷媒を▲５▼より▲６▼に昇圧させ高圧高温の超臨界ＣＯ_２ガスを形成させ、ついで▲６▼から▲７▼に掛けガスクーラ１５により冷却されるとともに顕熱による高温熱源を形成し、ついで▲７▼より▲８▼に掛け膨張弁１６による減圧により液化ＣＯ_２を形成する。ついで▲８▼から▲５▼に掛けてのカスケードコンデンサ１２に内蔵する高段側蒸発器１７による蒸発過程での奪熱が行なわれ、該カスケードコンデンサ１２を通過する低段側ＣＯ_２冷凍サイクル１８の▲２▼から▲３▼に掛けＣＯ_２ガスを約１０℃程度の温度差を以て冷却した後、▲３▼から▲４▼に掛け膨張弁１３により減圧二相化をさせ、二相化ＣＯ_２の低段側蒸発器１０への流入により気化をさせ、冷熱源を形成する。
【００３０】
図３は、本発明の第２の発明である一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの概略構成を示す図である。
図３に見るように、第２の発明の一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルは、低段圧縮機２１、油分離器２１ａ、中間冷却器２２、熱交換器２４、中間冷却用膨張弁２５、ガスクーラ２６、油分離器２７ａ、高段圧縮機２７、低段膨張弁２８、低段蒸発器２９とより構成し、冷媒にはＣＯ_２を使用し、非相溶性オイルを潤滑油として使用し、前記高段圧縮機２７と低段圧縮機２１の二つの圧縮機で２回に分割して圧縮をして、１回の圧縮比を小さくして圧縮効率の低下を防止している。さらに、低段圧縮機２１による圧縮後の吐出しガスを中間冷却器２２で冷却した後、高段圧縮機２７により再度圧縮することにより高段圧縮後の吐出し温度を低下させている。
【００３１】
則ち、低段蒸発器２９での冷媒蒸発は低段圧縮機２１で中間圧力まで圧縮された過熱冷媒蒸気となり、油分離器２１ａを経由して中間冷却器２２へ導入される。
該中間冷却器２２では、ガスクーラ２６で冷却され且つ熱交換器２４を経由した高サイドのＣＯ_２ガスの一部をバイパスさせ、中間冷却用膨張弁２５により中間圧力まで減圧流入させている。
そして、上記減圧冷却により、前記低段圧縮機２１よりの過熱蒸気を飽和状態に戻し高段圧縮機２７へ吸入させ、ガスクーラ２６からの高サイドのＣＯ_２ガスを過冷却して蒸発器２９での冷凍効果の向上を図っている。
且つ前記ガスクーラ２６よりの高温熱源の供給と、低段蒸発器２９よりの冷温熱源の同時供給を可能としている。
【００３２】
なお、前記したようにガスクーラ２６よりの高サイドの作動流体を熱交換器２４に導入し過熱蒸気となし、非相溶性オイルの使用に対応できる構成にしてある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により下記効果を奏する。
ＣＯ_２冷媒の使用と、単一潤滑油を使用した一段膨張方式や二段膨張方式の二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルや、異種潤滑油を使用したカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの使用により、冷温熱源と高温熱源の同時供給を可能とするＣＯ_２冷凍サイクルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の発明のカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの概略構成を示す図である。
【図２】図１のｐ−ｈ線図である。
【図３】本発明の第２の発明である一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの概略構成を示す図である。
【図４】従来のカスケード式二段圧縮冷凍サイクルの一実施例の概略構成を示す図である。
【図５】（Ａ）は従来の一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルの一実施例の概略構成を示す図で、（Ｂ）は（Ａ）のｐ−ｈ線図である。
【図６】（Ａ）は従来のＣＯ_２冷凍サイクルにおけるリターンオイル装置を設けた回路図で、（Ｂ）は（Ａ）のリターンオイル装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 低段側蒸発器
１１ 低段側圧縮機
１２ カスケードコンデンサ
１３、１６ 膨張弁
１４ 高段側圧縮機
１５ ガスクーラ
１７ 高段側蒸発器
２１ 低段圧縮機
２１ａ、２７ａ 油分離器
２２ 中間冷却器
２４ 熱交換器
２５ 中間冷却用膨張弁
２６ ガスクーラ
２７ 高段圧縮機
２８ 低段膨張弁
２９ 低段蒸発器

Claims (4)

1. 超臨界域を含む領域で作動する高段ＣＯ_２冷凍サイクルと低温飽和域を含む領域で作動する低段ＣＯ_２冷凍サイクルとをカスケードコンデンサを介して組み合わせたカスケード式二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
   前記高段ＣＯ_２冷凍サイクルの圧縮機に非相溶性の潤滑油を使用し、前記低段ＣＯ_２冷凍サイクルの圧縮機に相溶性の潤滑油を使用する構成としたことを特徴とするＣＯ_２冷凍サイクル。
2. 低段圧縮と高段圧縮の２回に分割することにより圧縮効率の低下を防ぐとともに低段の吐出しガスを冷却して前記高段圧縮で再度圧縮することによって高段吐出し温度の低下を行うことにより、潤滑油の劣化防止と低温冷温熱源の形成を可能とした二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルにおいて、
   非相溶性の潤滑油を使用する構成としたことを特徴とするＣＯ_２冷凍サイクル。
3. 前記二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルは、一段膨張二段圧縮ＣＯ_２冷凍サイクルより構成したことを特徴とする請求項２記載のＣＯ_２冷凍サイクル。
4. 前記高段圧縮機の吐出側高温ガスの顕熱の一部を利用して低段圧縮機の低温吸入ガスを加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする請求項２記載のＣＯ_２冷凍サイクル。

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