JP2009115415A - Supercritical refrigerating cycle - Google Patents

Supercritical refrigerating cycle Download PDF

Info

Publication number
JP2009115415A
JP2009115415A JP2007290988A JP2007290988A JP2009115415A JP 2009115415 A JP2009115415 A JP 2009115415A JP 2007290988 A JP2007290988 A JP 2007290988A JP 2007290988 A JP2007290988 A JP 2007290988A JP 2009115415 A JP2009115415 A JP 2009115415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchange
sub
temperature side
side heat
internal heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007290988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Maruyama
智弘 丸山
Tatsu Kawamata
達 川俣
Masahide Fushiki
雅英 伏木
Atsushi Hatakeyama
淳 畠山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Kansei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Calsonic Kansei Corp filed Critical Calsonic Kansei Corp
Priority to JP2007290988A priority Critical patent/JP2009115415A/en
Priority to PCT/JP2008/068307 priority patent/WO2009060683A1/en
Publication of JP2009115415A publication Critical patent/JP2009115415A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/17Control issues by controlling the pressure of the condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006Accumulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supercritical refrigerating cycle in which the electric power of a compressor can be reduced by the improvement of a coefficient of performance in a cycle stabilized period and quick cooling performance can be attained by the improvement of transit performance in a cool down transit period. <P>SOLUTION: The supercritical refrigerating cycle connects the compressor 1, a gas cooler 2, an expansion valve 3, an evaporator 4 and an accumulator 5 sequentially in an annular form. A main high temperature side heat exchanging part 6a and a sub high temperature side heat exchanging part 7a are set in series along a refrigerant path from an outlet of a gas cooler 2 to an inlet of the expansion valve 3, and a main low temperature side heat exchanging part 6b and a sub low temperature side heat exchanging part 7b are set on both sides of the accumulator 5 in a refrigerant path from an outlet of the expansion valve 3 to an inlet of the compressor 1. An inner heat exchanger is composed of a main inner heat exchanger 6 combining the main high temperature side heat exchanging part 6a and the main low temperature side heat exchanging part 6b, and a sub inner heat exchanger 7 combining the sub high temperature side heat exchanging part 7a and the sub low temperature side heat exchanging part 7b. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自然冷媒である炭酸ガス冷媒(CO2冷媒)を用い、高外気温時には高圧圧力が臨界圧を超えてしまう超臨界冷凍サイクルに関する。 The present invention relates to a supercritical refrigeration cycle that uses carbon dioxide refrigerant (CO 2 refrigerant), which is a natural refrigerant, and whose high pressure exceeds the critical pressure at high outside air temperature.

従来、超臨界冷凍サイクルとしては、コンプレッサと、ガスクーラと、膨張弁と、エバポレータと、アキュムレータを順次環状に接続し、ガスクーラを出た高温・高圧冷媒とアキュムレータを出た低温・低圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a supercritical refrigeration cycle, a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator, and an accumulator are sequentially connected in an annular manner, and between a high-temperature / high-pressure refrigerant that has exited the gas cooler and a low-temperature / low-pressure refrigerant that has exited the accumulator. The thing provided with the internal heat exchanger which heat-exchanges by is known (for example, refer patent document 1).

このCO2冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルは、高外気温時には高圧圧力が臨界圧を超えてしまい、高圧側に液冷媒が溜まらないため、アキュムレータで冷媒量調整を行う。そして、内部熱交換器により、ガスクーラを出た高温・高圧冷媒とアキュムレータを出た低温・低圧冷媒との間で熱交換し、エバポレータ入口のエンタルピを下げることによって成績係数COP(Coefficient Of Performanceの略)の向上を図っている。
特開平11−193967号公報
In the supercritical refrigeration cycle using this CO 2 refrigerant, the high pressure exceeds the critical pressure at high outside air temperature, and liquid refrigerant does not accumulate on the high pressure side, so the amount of refrigerant is adjusted with an accumulator. The internal heat exchanger exchanges heat between the high-temperature / high-pressure refrigerant that exits the gas cooler and the low-temperature / low-pressure refrigerant that exits the accumulator, and lowers the enthalpy at the evaporator inlet to reduce the coefficient of performance COP (Coefficient Of Performance). ).
JP 11-193967 A

しかしながら、従来の超臨界冷凍サイクルにあっては、成績係数COPの向上を目的として1つの内部熱交換器のみを設置した構成であるため、CO2冷媒の物性に起因し、下記に列挙するような問題があった。 However, since the conventional supercritical refrigeration cycle has a configuration in which only one internal heat exchanger is installed for the purpose of improving the coefficient of performance COP, it is listed below due to the physical properties of the CO 2 refrigerant. There was a serious problem.

(1) 高負荷時には、成績係数COPの向上に限界があり、コンプレッサ動力が過大となる。つまり、内部熱交換器で、膨張弁入口冷媒温度Texを下げ、成績係数COPを改善しているが、膨張弁入口冷媒温度Texを下げるほど、コンプレッサ吐出温度Tdが高温となるため、システム保護の観点から成績係数COPの改善には限界がある。なお、コンプレッサ吐出温度Tdは、限界温度(例えば、140℃)以下に抑える必要がある。   (1) At high load, there is a limit to the improvement of the coefficient of performance COP, and the compressor power becomes excessive. In other words, the internal heat exchanger reduces the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex and improves the coefficient of performance COP.However, the lower the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, the higher the compressor discharge temperature Td. There is a limit to improving the coefficient of performance COP from the viewpoint. Note that the compressor discharge temperature Td needs to be kept below a limit temperature (for example, 140 ° C.).

(2) ファン風量変化等による負荷変動時には、エバポレータ出口での過熱度SH(スーパーヒート)が変動してしまい、エバポレータの温度分布の悪化を招く。つまり、アキュムレータにおいてエバポレータ出口乾き度Xを、X=1.0にコントロールしているため、ファン風量変化等による負荷変動時には、一旦、過熱度SHが取れてしまい、エバポレータの温度分布が悪化する。   (2) When the load fluctuates due to a change in the fan air volume or the like, the superheat degree SH (superheat) at the evaporator outlet fluctuates, leading to deterioration of the evaporator temperature distribution. In other words, since the evaporator outlet dryness X is controlled to be X = 1.0 in the accumulator, the superheat degree SH is temporarily removed when the load fluctuates due to a change in the fan air volume and the temperature distribution of the evaporator deteriorates.

これらの対策として、内部熱交換器の大型化が挙げられる。しかし、大型化するとコンプレッサ吐出温度Tdが上昇し、限界温度を超えてしまうため、内部熱交換器を大型化しようとしても限界がある。また、アキュムレータの冷媒吐出管に開口されたオイルブリードの内径を大きくし、エバポレータ出口乾き度の低減が挙げられる。しかし、冷媒量調整が不適となり、さらに、オイル循環率の増加を招く、といったデメリットが多い。   These measures include increasing the size of the internal heat exchanger. However, when the size is increased, the compressor discharge temperature Td rises and exceeds the limit temperature, so there is a limit even if the size of the internal heat exchanger is increased. Moreover, the internal diameter of the oil bleed opened to the refrigerant discharge pipe of the accumulator is increased to reduce the evaporator outlet dryness. However, there are many demerits that the refrigerant amount adjustment is inappropriate and the oil circulation rate is increased.

ここで、「成績係数COP」とは、エバポレータ性能/コンプレッサ動力の式により得られる係数をいう。「過熱度SH」とは、過熱蒸気の温度と飽和蒸気の温度(沸騰点)との差をいう。「乾き度X(乾燥度ともいう。)」とは、湿り蒸気1kgのうち、蒸気をXkg含む場合、全量1kgに対する比、Xをいう。したがって、飽和蒸気はX=1となり、飽和液はX=0となる。   Here, the “coefficient of performance COP” refers to a coefficient obtained by the equation of evaporator performance / compressor power. “Superheat degree SH” refers to the difference between the temperature of superheated steam and the temperature of saturated steam (boiling point). “Dryness X (also referred to as dryness)” refers to the ratio of X to 1 kg of wet steam, when X is included in 1 kg of wet steam. Therefore, saturated steam becomes X = 1 and saturated liquid becomes X = 0.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、サイクル安定期に成績係数の向上によりコンプレッサ動力の低減を達成することができると共に、クールダウン過渡期に過渡性能の向上により速冷性を達成することができる超臨界冷凍サイクルを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and it is possible to achieve a reduction in compressor power by improving the coefficient of performance in the cycle stable period, and to improve the cooling performance by improving the transient performance in the cool-down transition period. The object is to provide a supercritical refrigeration cycle that can be achieved.

上記目的を達成するため、本発明では、コンプレッサと、ガスクーラと、膨張弁と、エバポレータと、アキュムレータを順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁の入口冷媒温度を低下させる内部熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記ガスクーラの出口から前記膨張弁の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部とサブ高温側熱交換部を設定し、前記膨張弁の出口から前記コンプレッサの入口までの冷媒経路であって、前記アキュムレータを挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部とサブ低温側熱交換部を設定し、
前記内部熱交換器を、前記メイン高温側熱交換部と前記メイン低温側熱交換部を組み合わせたメイン内部熱交換器と、前記サブ高温側熱交換部と前記サブ低温側熱交換部を組み合わせたサブ内部熱交換器により構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, an internal heat exchanger in which a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator, and an accumulator are sequentially connected in an annular manner to reduce the inlet refrigerant temperature of the expansion valve by internal heat exchange. In the supercritical refrigeration cycle with
A main high temperature side heat exchange part and a sub high temperature side heat exchange part are set in series along a refrigerant path from the outlet of the gas cooler to the inlet of the expansion valve, and the refrigerant path from the outlet of the expansion valve to the inlet of the compressor The main low temperature side heat exchange part and the sub low temperature side heat exchange part are respectively set at positions on both sides of the accumulator,
The internal heat exchanger is a combination of a main internal heat exchanger that combines the main high temperature side heat exchange section and the main low temperature side heat exchange section, and a combination of the sub high temperature side heat exchange section and the sub low temperature side heat exchange section. It is characterized by comprising a sub-internal heat exchanger.

よって、本発明の超臨界冷凍サイクルにあっては、まず、アキュムレータを挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部とサブ低温側熱交換部を設定することで、コンプレッサ吐出温度Tdを保護温度以下に抑えつつ、サイクル内にメイン内部熱交換器とサブ内部熱交換器を設置することができる。
そして、メイン内部熱交換器に加えられたサブ内部熱交換器により、膨張弁入口冷媒温度Texを下げることによって、臨界圧以上においても冷媒の液化を促進させることができ、高圧圧力を下げることが可能となる。これにより、サイクル安定期において、コンプレッサ圧縮比が下げられ、コンプレッサでの圧縮エンタルピの低減により成績係数COPを向上させることができる。
クールダウン過渡期には、例えば、メイン内部熱交換器による内部熱交換性能が出にくい条件であっても、サブ内部熱交換器がメイン内部熱交換器に代わって膨張弁入口冷媒温度Texを下げることができ、クールダウン性能が向上する。
この結果、サイクル安定期に成績係数の向上によりコンプレッサ動力の低減を達成することができると共に、クールダウン過渡期に過渡性能の向上により速冷性を達成することができる。
Therefore, in the supercritical refrigeration cycle of the present invention, the compressor discharge temperature Td is first protected by setting the main low temperature side heat exchange section and the sub low temperature side heat exchange section at positions on both sides of the accumulator, respectively. The main internal heat exchanger and the sub internal heat exchanger can be installed in the cycle while keeping below the temperature.
And by reducing the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex by the sub internal heat exchanger added to the main internal heat exchanger, the liquefaction of the refrigerant can be promoted even at a critical pressure or higher, and the high pressure can be lowered. It becomes possible. Thereby, in the cycle stable period, the compressor compression ratio is lowered, and the coefficient of performance COP can be improved by reducing the compression enthalpy in the compressor.
During the cool-down transition period, for example, the sub internal heat exchanger lowers the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex instead of the main internal heat exchanger, even if the internal heat exchange performance by the main internal heat exchanger is difficult. Can improve the cool-down performance.
As a result, a reduction in compressor power can be achieved by improving the coefficient of performance during the cycle stabilization period, and quick cooling can be achieved by improving the transient performance during the cool-down transition period.

以下、本発明の超臨界冷凍サイクルを実現する最良の形態を、図面に示す実施例1〜実施例3に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for realizing the supercritical refrigeration cycle of the present invention will be described based on Examples 1 to 3 shown in the drawings.

まず、構成を説明する。
図1は実施例1のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。図2は実施例1のCO2冷凍サイクルに用いられるアキュムレータの一例を示す断面図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a cycle system diagram showing a CO 2 refrigeration cycle (supercritical refrigeration cycle) of Example 1, (a) shows a schematic configuration of the cycle, and (b) shows a schematic configuration of the cycle arranged on the Mollier diagram. Show. 2 is a cross-sectional view showing an example of an accumulator used in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1. FIG.

自然冷媒であるR744(CO2冷媒)を用いた実施例1のCO2冷凍サイクルは、図1に示すように、コンプレッサ1と、ガスクーラ2と、膨張弁3と、エバポレータ4と、アキュムレータ5を順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁3の入口冷媒温度(以下、「膨張弁入口冷媒温度Tex」という。)を低下させるメイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7を備えることで構成される。 The CO 2 refrigeration cycle of Example 1 using R744 (CO 2 refrigerant), which is a natural refrigerant, includes a compressor 1, a gas cooler 2, an expansion valve 3, an evaporator 4, and an accumulator 5, as shown in FIG. A main internal heat exchanger 6 and a sub internal heat exchanger 7 that are sequentially connected in an annular shape and reduce the inlet refrigerant temperature of the expansion valve 3 (hereinafter referred to as “expansion valve inlet refrigerant temperature Tex”) by internal heat exchange are provided. Consists of.

前記コンプレッサ1は、エンジンやモータなどにより駆動され、アキュムレータ5からのガス冷媒を圧縮し、高温・高圧のガス冷媒とする。実施例1では、高圧と低圧の差圧を制御する差圧制御ECV(External Control Valve)を持った外部可変容量制御タイプを採用している。なお、冷媒として用いられるR744(CO2冷媒)の飽和ガスは、HFC134a(フッ素冷媒)の7倍の密度、1.2倍の蒸発潜熱(単位質量当たり)であるので、単位体積あたりの冷房能力は約8倍になる。このため、コンプレッサ1の吐出容量は、15〜30cc程度で十分性能が発揮できる。 The compressor 1 is driven by an engine, a motor, or the like, and compresses the gas refrigerant from the accumulator 5 to obtain a high-temperature / high-pressure gas refrigerant. In the first embodiment, an external variable displacement control type having a differential pressure control ECV (External Control Valve) for controlling a differential pressure between a high pressure and a low pressure is employed. The saturated gas of R744 (CO 2 refrigerant) used as a refrigerant is 7 times the density of HFC134a (fluorine refrigerant) and 1.2 times the latent heat of evaporation (per unit mass), so the cooling capacity per unit volume is about It becomes 8 times. For this reason, if the discharge capacity of the compressor 1 is about 15 to 30 cc, sufficient performance can be exhibited.

前記ガスクーラ2は、コンプレッサ1からの高温・高圧のガス冷媒を外気と熱交換し、低温・高圧のガス冷媒とする凝縮器である。このガスクーラ2としては、互いに間隔をおいて縦平行に配置された左右一対のヘッダータンクと、両端をそれぞれ前記ヘッダータンクに連通接続して横平行に多数配置された熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブの空気流通間隙に配置されたフィンと、を備えて構成される。そして、一対のヘッダータンクの内部が、仕切り手段により横方向に仕切られることにより、熱交換チューブによる冷媒通路が、入口側通路群と中間通路群と出口側通路群というように、少なくとも2つ以上の通路群に区画されている。   The gas cooler 2 is a condenser that exchanges heat between the high-temperature and high-pressure gas refrigerant from the compressor 1 with the outside air to obtain a low-temperature and high-pressure gas refrigerant. The gas cooler 2 includes a pair of left and right header tanks arranged in parallel with each other at intervals, a heat exchange tube arranged in a large number in parallel with both ends connected to the header tank, and adjacent heat tanks. And a fin disposed in the air circulation gap of the exchange tube. Then, the interior of the pair of header tanks is partitioned in the lateral direction by the partitioning means, so that at least two refrigerant passages by the heat exchange tubes are provided, such as an inlet side passage group, an intermediate passage group, and an outlet side passage group. It is divided into passage groups.

前記膨張弁3は、エンジンルーム内に設置され、ガスクーラ2からの高圧ガス冷媒の圧力を低圧の気液二相冷媒とする。実施例1の場合、ガスクーラ2の出口冷媒温度及び出口冷媒圧力に基づいて、冷媒の過熱度SHを一定に保持するように膨張弁開度(オリフィス開度)を制御する制御型膨張弁を採用している。   The expansion valve 3 is installed in the engine room, and the pressure of the high-pressure gas refrigerant from the gas cooler 2 is a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. In the case of Example 1, a control type expansion valve that controls the expansion valve opening degree (orifice opening degree) so as to keep the superheat degree SH of the refrigerant constant based on the outlet refrigerant temperature and the outlet refrigerant pressure of the gas cooler 2 is adopted. is doing.

前記エバポレータ4は、車室内空調を行う車両用空調ユニット8内に、送風機等と共に配置される熱交換器である。膨張弁3からの低温・低圧の気液二相冷媒を循環させることで周囲の空気から熱を奪い、冷媒の温度を高め、ガス化を促進する。R744(CO2冷媒)を用いた冷凍サイクルにおいて、高負荷時における平衡圧は、7MPa(約70bar)以上と高圧になることから、車室内への冷媒漏れは、HFC134a(フッ素冷媒)以上の信頼性を確保する必要がある。このため、エバポレータ4は、コア・配管・フランジまでを一体化する構造とし、これにより、Oリングシールなどのスローリークを含む車室内への冷媒漏れを防いでいる。 The evaporator 4 is a heat exchanger that is disposed together with a blower or the like in a vehicle air conditioning unit 8 that performs air conditioning in the vehicle interior. By circulating the low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant from the expansion valve 3, heat is taken from the surrounding air, the temperature of the refrigerant is increased, and gasification is promoted. In the refrigeration cycle using R744 (CO 2 refrigerant), the equilibrium pressure at high load is as high as 7 MPa (about 70 bar) or higher, so refrigerant leakage into the passenger compartment is more reliable than HFC134a (fluorine refrigerant). It is necessary to ensure sex. For this reason, the evaporator 4 has a structure in which the core, piping, and flange are integrated, thereby preventing refrigerant leakage into the vehicle compartment including slow leaks such as O-ring seals.

前記アキュムレータ5は、エバポレータ4から導入される気液二相冷媒から気液を分離し、ガス冷媒をコンプレッサ1に供給し、CO2冷凍サイクル中の余剰液冷媒を本体内部に貯液する。R744(CO2冷媒)を用いた冷凍サイクルでは、高圧圧力が臨界圧を超えた場合、高圧側に液冷媒が溜まらない。このため、HFC134a(フッ素冷媒)を用いた冷凍サイクルで一般的なリキッドタンクは採用できず、アキュムレータ5を使って冷媒適正量を管理する。 The accumulator 5 separates gas-liquid from the gas-liquid two-phase refrigerant introduced from the evaporator 4, supplies gas refrigerant to the compressor 1, and stores excess liquid refrigerant in the CO 2 refrigeration cycle inside the main body. In the refrigeration cycle using R744 (CO 2 refrigerant), liquid refrigerant does not accumulate on the high pressure side when the high pressure exceeds the critical pressure. For this reason, a general liquid tank cannot be adopted in a refrigeration cycle using HFC134a (fluorine refrigerant), and an appropriate amount of refrigerant is managed using the accumulator 5.

前記アキュムレータ5の構成を図2により説明する。アキュムレータ5は、容器本体51の内部空間の中間部分に上層52と下層53を画成する乾燥剤層54を設定している。そして、ヘッド部55にエバポレータ4からの気液二相冷媒を導入する冷媒吸入管56と、コンプレッサ1へガス冷媒を吐出するU字状の冷媒吐出管57と、を設けている。このU字状の冷媒吐出管57には、上層52の部分にガス冷媒吸入口58が開口され、下層53の液冷媒に浸漬する最下部のU字湾曲位置にオイルブリード59が開口されている。   The structure of the accumulator 5 will be described with reference to FIG. In the accumulator 5, a desiccant layer 54 that defines an upper layer 52 and a lower layer 53 is set in an intermediate portion of the internal space of the container body 51. The head portion 55 is provided with a refrigerant suction pipe 56 for introducing the gas-liquid two-phase refrigerant from the evaporator 4 and a U-shaped refrigerant discharge pipe 57 for discharging the gas refrigerant to the compressor 1. In the U-shaped refrigerant discharge pipe 57, a gas refrigerant suction port 58 is opened in the upper layer 52, and an oil bleed 59 is opened in the lowest U-shaped curved position immersed in the liquid refrigerant in the lower layer 53. .

このアキュムレータ5では、容器本体51の内部へ導入された気液二相冷媒を、上層52から下層53へと乾燥剤層54を通過させることにより、気液分離、液冷媒液面の安定化及び水分除去を行う。そして、気液分離され、乾燥剤層54を経過して上層52に移行したガス冷媒を、冷媒吐出管57の上部に設定されたガス冷媒吸入口58により吸入し、コンプレッサ1へ戻す。また、気液分離された液冷媒の下部に沈降した潤滑油を、オイルブリード59より吸入し、冷媒上記の流れを利用してコンプレッサへ戻す。さらに、冷凍サイクル中の余剰の液冷媒を容器本体51に貯液する。   In this accumulator 5, the gas-liquid two-phase refrigerant introduced into the container main body 51 is passed through the desiccant layer 54 from the upper layer 52 to the lower layer 53, thereby separating the gas and liquid, stabilizing the liquid refrigerant liquid level, and Remove moisture. Then, the gas refrigerant separated from the gas and liquid and having passed through the desiccant layer 54 and transferred to the upper layer 52 is sucked through the gas refrigerant suction port 58 set in the upper part of the refrigerant discharge pipe 57 and returned to the compressor 1. Also, the lubricating oil that has settled below the liquid refrigerant separated from the gas and liquid is sucked from the oil bleed 59 and returned to the compressor using the flow of the refrigerant. Further, excess liquid refrigerant in the refrigeration cycle is stored in the container body 51.

そして、アキュムレータ5は、オイル/冷媒の相溶特性を利用し、直径1mm程度のオイルブリード径によってオイル循環率と出口冷媒状態を制御しており、アキュムレータ出口冷媒は、乾き度XがX=0.9〜1.0に管理され、オイル循環率OCRがOCR=2〜7%に管理されている。   The accumulator 5 uses the oil / refrigerant compatibility characteristics to control the oil circulation rate and the outlet refrigerant state with an oil bleed diameter of about 1 mm in diameter. The accumulator outlet refrigerant has a dryness X of X = 0.9. The oil circulation rate OCR is controlled to OCR = 2-7%.

本発明の実施例1〜3では、前記ガスクーラ2の出口から前記膨張弁3の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部6aとサブ高温側熱交換部7aを設定している。また、前記膨張弁3の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路であって、前記アキュムレータ5を挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bを設定している。   In Embodiments 1 to 3 of the present invention, the main high temperature side heat exchange unit 6a and the sub high temperature side heat exchange unit 7a are set in series along the refrigerant path from the outlet of the gas cooler 2 to the inlet of the expansion valve 3. Yes. In addition, a main low temperature side heat exchanging portion 6b and a sub low temperature side heat exchanging portion 7b are set at positions on both sides of the refrigerant path from the outlet of the expansion valve 3 to the inlet of the compressor 1 with the accumulator 5 interposed therebetween. is doing.

そして、CO2冷凍サイクル中の内部熱交換器を、前記メイン高温側熱交換部6aと前記メイン低温側熱交換部6bを組み合わせたメイン内部熱交換器6と、前記サブ高温側熱交換部7aと前記サブ低温側熱交換部7bを組み合わせたサブ内部熱交換器7により構成している。 The internal heat exchanger in the CO 2 refrigeration cycle includes a main internal heat exchanger 6 in which the main high temperature side heat exchange unit 6a and the main low temperature side heat exchange unit 6b are combined, and the sub high temperature side heat exchange unit 7a. And the sub internal heat exchanger 7 in which the sub low temperature side heat exchanging portion 7b is combined.

実施例1では、前記メイン内部熱交換器6を、図1(a),(b)に示すように、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成している。このメイン内部熱交換器6は、コンプレッサ吐出温度Tdを限界温度(図1(b)のTd保護ラインで140℃程度)以下に抑えつつ、臨界温度(=31.1℃)を超えている膨張弁入口冷媒温度Texを、ガス領域と液領域の臨界温度付近(図1(b)の31.1℃ライン)まで低下させる内部熱交換を行う。   In Example 1, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the main internal heat exchanger 6 is connected to a main high temperature side heat exchanger 6a set in the refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, It is configured by a combination with a main low temperature side heat exchange section 6b set in a refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1. This main internal heat exchanger 6 keeps the compressor discharge temperature Td below the limit temperature (about 140 ° C in the Td protection line in Fig. 1 (b)), and the expansion valve inlet exceeding the critical temperature (= 31.1 ° C). Internal heat exchange is performed to lower the refrigerant temperature Tex to near the critical temperature of the gas region and the liquid region (31.1 ° C. line in FIG. 1B).

前記サブ内部熱交換器7を、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記エバポレータ4の出口から前記アキュムレータ5の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成している。このサブ内部熱交換器7は、前記メイン内部熱交換器6での内部熱交換により低下した膨張弁入口冷媒温度Texを、臨界温度(=31.1℃)を横切って液領域に入るまで低下させる内部熱交換を行う。   A sub high temperature side heat exchanging part 7a in which the sub internal heat exchanger 7 is set as a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchanging part 6a, and a refrigerant path from the outlet of the evaporator 4 to the inlet of the accumulator 5 And a sub-low temperature side heat exchanging part 7b set in the above. This sub internal heat exchanger 7 has an internal valve that lowers the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, which has been reduced by internal heat exchange in the main internal heat exchanger 6, until it enters the liquid region across the critical temperature (= 31.1 ° C.). Perform heat exchange.

次に、作用を説明する。
まず、「超臨界冷凍サイクル技術」の説明を行い、続いて、実施例1の超臨界冷凍サイクルにおける作用を、従来の超臨界冷凍サイクルとの比較により、「コンプレッサ動力低減作用」、「クールダウン過渡期の速冷作用」、「エバポレータ出口乾き度の安定性向上と冷媒適正幅増大作用」に分けて説明する。
Next, the operation will be described.
First, the “supercritical refrigeration cycle technology” will be described, and then the operation in the supercritical refrigeration cycle of Example 1 will be compared with the conventional supercritical refrigeration cycle by comparing “compressor power reduction effect”, “cool down”. The description will be divided into “quick cooling action in the transition period” and “improvement in the stability of the evaporator outlet dryness and the action of increasing the appropriate refrigerant width”.

[超臨界冷凍サイクル技術]
高まる地球温暖化防止の世界動向に対応するべく、自然冷媒であるR744(CO2冷媒)を用いたCO2冷凍サイクルによるエアコンシステムの開発が急ピッチで進められている。
[Supercritical refrigeration cycle technology]
In order to respond to the increasing global trend to prevent global warming, the development of an air conditioning system using a CO 2 refrigeration cycle using R744 (CO 2 refrigerant), a natural refrigerant, is proceeding at a rapid pace.

現行の冷凍サイクルは、HFC134a(フッ素冷媒)を用いていて、現行の冷凍サイクルとCO2冷凍サイクルとを比較した場合、CO2冷凍サイクルの方が現行の冷凍サイクルよりも作動圧力が高く、CO2冷凍サイクルは、現行の冷凍サイクルの作動圧力の約7〜10倍の圧力となる。このため、構成部品に耐圧性を持たせることが必須であるが、耐圧設計と同時に重量増加を抑える必要があり、さらには、安全な圧力に維持する制御が重要になる。 The current refrigeration cycle uses HFC134a (fluorine refrigerant). When comparing the current refrigeration cycle with the CO 2 refrigeration cycle, the CO 2 refrigeration cycle has a higher operating pressure than the current refrigeration cycle, and CO 2 The 2 refrigeration cycle is about 7 to 10 times the operating pressure of the current refrigeration cycle. For this reason, it is indispensable to give pressure resistance to the components, but it is necessary to suppress an increase in weight at the same time as the pressure resistance design, and further, control to maintain a safe pressure becomes important.

R744(CO2冷媒)の特性として、臨界温度が31.1℃と低く、外気温度が約30℃以上の負荷では、高圧圧力が臨界圧(臨界圧7.4MPa以上でかつ温度31.1℃以上のエリアを超臨界領域という。)を超えてしまう。このため、CO2冷凍サイクルは、超臨界冷凍サイクルと呼ばれる。 The characteristics of R744 (CO 2 refrigerant) are that the critical temperature is as low as 31.1 ° C, and the high pressure exceeds the critical pressure (critical pressure 7.4MPa or higher and temperature 31.1 ° C or higher) when the outside air temperature is about 30 ° C or higher. It is called the critical region). For this reason, the CO 2 refrigeration cycle is called a supercritical refrigeration cycle.

現行の超臨界冷凍サイクルとしては、図3に示すように、ガスクーラを出た高温・高圧冷媒とアキュムレータを出た低温・低圧冷媒との間で熱交換する1つの内部熱交換器を備え、エバポレータ入口のエンタルピを下げることによって成績係数COPの向上を図ったものが知られている。   As shown in FIG. 3, the current supercritical refrigeration cycle includes one internal heat exchanger for exchanging heat between the high-temperature / high-pressure refrigerant discharged from the gas cooler and the low-temperature / low-pressure refrigerant discharged from the accumulator. It is known to improve the coefficient of performance COP by lowering the enthalpy at the entrance.

しかしながら、現行の超臨界冷凍サイクルにあっては、成績係数COPの向上を目的として1つの内部熱交換器のみを設置した構成であるため、CO2冷媒の物性に起因し、高負荷時には、成績係数COPの向上に限界があり、コンプレッサ動力が過大となる。また、ファン風量変化等による負荷変動時には、エバポレータ出口での過熱度SHが変動してしまい、エバポレータの温度分布の悪化を招く。 However, in the current supercritical refrigeration cycle, only one internal heat exchanger is installed for the purpose of improving the coefficient of performance (COP). This is due to the physical properties of the CO 2 refrigerant. There is a limit to the improvement of the coefficient COP, and the compressor power becomes excessive. Further, when the load fluctuates due to a change in the fan air volume or the like, the degree of superheat SH at the evaporator outlet fluctuates, leading to deterioration in the evaporator temperature distribution.

これらの対策として、内部熱交換器の大型化が挙げられる。しかし、大型化するとコンプレッサ吐出温度Tdが上昇し、限界温度を超えてしまうため、内部熱交換器の大型化しようとしても限界がある。また、アキュムレータの冷媒吐出管に開口されたオイルブリードの内径を大きくし、エバポレータ出口乾き度の低減が挙げられる。しかし、冷媒量調整が不適となり、さらに、オイル循環率の増加を招く。   These measures include increasing the size of the internal heat exchanger. However, since the compressor discharge temperature Td rises and exceeds the limit temperature when the size is increased, there is a limit even if the size of the internal heat exchanger is increased. Moreover, the internal diameter of the oil bleed opened to the refrigerant discharge pipe of the accumulator is increased to reduce the evaporator outlet dryness. However, the refrigerant amount adjustment is inappropriate, and further, the oil circulation rate is increased.

さらに、特開2007−155229号公報や特開2007−51841号公報や特開平11−351680号公報等で、超臨界冷凍サイクルが提案されているが、いずれも高負荷時に成績係数COPを高めてコンプレッサ動力を低減することができない。すなわち、CO2冷凍サイクルとしては、高負荷時のコンプレッサ動力の低減が解決すべき大きな課題として残っている。 Furthermore, supercritical refrigeration cycles have been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-155229, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-51841, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-351680, etc., all of which increase the coefficient of performance COP at high loads. Compressor power cannot be reduced. That is, as a CO 2 refrigeration cycle, reduction of compressor power at high load remains as a major problem to be solved.

本発明者は、膨張弁出口からコンプレッサ入口までの低圧側冷媒経路のうち、膨張弁出口からアキュムレータ入口までの位置に低温側熱交換部を設定可能であり、しかも、気液二相の冷媒であることで内部熱交換のための冷熱エネルギーが、アキュムレータ出口側のガス冷媒よりも高いという点に着目した。   The present inventor can set a low temperature side heat exchanging portion at a position from the expansion valve outlet to the accumulator inlet in the low pressure side refrigerant path from the expansion valve outlet to the compressor inlet, and is a gas-liquid two-phase refrigerant. We paid attention to the fact that the cooling energy for internal heat exchange is higher than that of the gas refrigerant on the outlet side of the accumulator.

この着目点にしたがって、ガスクーラ出口から膨張弁入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部とサブ高温側熱交換部を設定し、内部熱交換器を、メイン高温側熱交換部とメイン低温側熱交換部の組み合わせによるメイン内部熱交換器と、サブ高温側熱交換部とサブ低温側熱交換部の組み合わせによるサブ内部熱交換器により構成した。   In accordance with this point of interest, a main high temperature side heat exchange section and a sub high temperature side heat exchange section are set in series along the refrigerant path from the gas cooler outlet to the expansion valve inlet, and the internal heat exchanger is connected to the main high temperature side heat exchange section. And a main internal heat exchanger with a combination of the main low temperature side heat exchange section and a sub internal heat exchanger with a combination of the sub high temperature side heat exchange section and the sub low temperature side heat exchange section.

そして、この構成を採用することにより、サイクル安定期に成績係数の向上によりコンプレッサ動力の低減を達成することができると共に、クールダウン過渡期に過渡性能の向上により速冷性を達成することができるようにした。   By adopting this configuration, it is possible to achieve a reduction in compressor power by improving the coefficient of performance during the cycle stabilization period, and it is possible to achieve rapid cooling by improving the transient performance during the cool-down transition period. I did it.

[コンプレッサ動力低減作用]
まず、実施例1のCO2冷凍サイクルでは、図1(b)に示すように、アキュムレータ5を挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bを設定している。このため、メイン低温側熱交換部6bを現行のCO2冷凍サイクルにおける低温側熱交換部のサイズと同等とすることで、コンプレッサ吐出温度Tdを保護温度以下(図1(b)のTd保護ライン以下)に抑えることができる。そして、CO2冷凍サイクル内のガスクーラ2の出口から膨張弁3の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部6aとサブ高温側熱交換部7aを設定し、メイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bと組み合わせることにより、メイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7を設置することができる。
[Compressor power reduction action]
First, in the CO 2 refrigeration cycle of the first embodiment, as shown in FIG. 1 (b), a main low temperature side heat exchange section 6b and a sub low temperature side heat exchange section 7b are set at positions on both sides of the accumulator 5, respectively. ing. For this reason, by making the main low temperature side heat exchange section 6b equal to the size of the low temperature side heat exchange section in the current CO 2 refrigeration cycle, the compressor discharge temperature Td can be kept below the protection temperature (see the Td protection line in FIG. 1 (b)). Or less). Then, a main high temperature side heat exchange section 6a and a sub high temperature side heat exchange section 7a are set in series along the refrigerant path from the outlet of the gas cooler 2 to the inlet of the expansion valve 3 in the CO 2 refrigeration cycle, and the main low temperature side heat is set. The main internal heat exchanger 6 and the sub internal heat exchanger 7 can be installed by combining the exchange unit 6b and the sub low temperature side heat exchange unit 7b.

そして、実施例1のCO2冷凍サイクルでのサイクル安定期におけるエバポレータ性能について図4に基づき説明する。図4はサイクル安定期における実施例1のサブ内熱付きサイクルと図3に示す従来サイクルのモリエル線図の比較図である。 Then, the evaporator performance in cycles plateau at CO 2 refrigeration cycle of Example 1 based on FIG. 4 will be described. FIG. 4 is a comparison diagram of the Mollier diagram of the cycle with sub-internal heat of Example 1 and the conventional cycle shown in FIG. 3 in the cycle stabilization period.

従来サイクルでは、図4の点線のモリエル線図に示すように、高圧側内部熱交換によるエンタルピ増大量a’と、低圧側内部熱交換によるエンタルピ増大量b’とが相殺する。したがって、エバポレータで熱交換のために用いられる実エンタルピはA’となる。   In the conventional cycle, as shown in the dotted Mollier diagram of FIG. 4, the enthalpy increase amount a 'due to the high pressure side internal heat exchange and the enthalpy increase amount b' due to the low pressure side internal heat exchange cancel each other. Therefore, the actual enthalpy used for heat exchange in the evaporator is A '.

一方、実施例1のサブ内熱付きサイクルでは、図4の実線のモリエル線図に示すように、2つの高圧側内部熱交換によるエンタルピ増大量aと、2つの低圧側内部熱交換によるエンタルピ増大量bとが相殺する。したがって、エバポレータ4で熱交換のために用いられる実エンタルピはAとなる。   On the other hand, in the cycle with sub-internal heat of the first embodiment, as shown in the solid Mollier diagram of FIG. 4, the enthalpy increase amount a by two high-pressure side internal heat exchanges and the enthalpy increase by two low-pressure side internal heat exchanges. Mass b cancels. Therefore, the actual enthalpy used for heat exchange in the evaporator 4 is A.

上記比較により明らかなように、サブ内熱付きサイクルも従来サイクルと同様に、高低圧の内部熱交換でエンタルピ増大量を相殺する。このため、実エンタルピはA’≒Aとなり、実施例1のCO2冷凍サイクルでのサイクル安定期におけるエバポレータ性能は、従来サイクルでのサイクル安定期におけるエバポレータ性能と同等となる。 As is clear from the above comparison, the sub-internally heated cycle cancels out the increase in enthalpy by high-low pressure internal heat exchange as in the conventional cycle. Therefore, the actual enthalpy becomes A′≈A, and the evaporator performance in the cycle stable period in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1 is equivalent to the evaporator performance in the cycle stable period in the conventional cycle.

次に、実施例1のCO2冷凍サイクルでのサイクル安定期におけるコンプレッサ動力について図4に基づき説明する。
実施例1のCO2冷凍サイクルでのサイクル安定期においては、メイン内部熱交換器6に加えられたサブ内部熱交換器7により、膨張弁入口冷媒温度Texをガス冷媒が液化するまで低下させることができる。これによって、サブ内熱付きサイクルでのサイクル安定期における高圧圧力(Pd)を、図4に示すように、従来サイクルでのサイクル安定期における高圧圧力に対してΔPdだけ下げることができる。
Next, compressor power in the cycle stable period in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1 will be described with reference to FIG.
In the cycle stabilization period in the CO 2 refrigeration cycle of the first embodiment, the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex is lowered until the gas refrigerant is liquefied by the sub internal heat exchanger 7 added to the main internal heat exchanger 6. Can do. Thereby, as shown in FIG. 4, the high pressure (Pd) in the cycle stable period in the sub-heated cycle can be reduced by ΔPd with respect to the high pressure in the cycle stable period in the conventional cycle.

これにより、サブ内熱付きサイクルでのサイクル安定期において、コンプレッサ圧縮比がΔPdだけ下げられ、図4に示すように、コンプレッサ1での圧縮エンタルピEが、従来サイクルでのサイクル安定期における圧縮エンタルピE’に比べて低減する。   As a result, the compressor compression ratio is lowered by ΔPd in the cycle stable period in the sub-heated cycle, and the compression enthalpy E in the compressor 1 is reduced to the compression enthalpy in the cycle stable period in the conventional cycle as shown in FIG. Reduced compared to E ′.

この結果、コンプレッサ1で圧縮エネルギーを与えるコンプレッサ動力を低減でき、さらに、上記のように同等のエバポレータ性能が得られることから、エバポレータ性能/コンプレッサ動力の式により得られる成績係数COPを向上させることができる。   As a result, the compressor power to which the compressor 1 gives the compression energy can be reduced, and furthermore, the same evaporator performance can be obtained as described above, so that the coefficient of performance COP obtained by the equation of evaporator performance / compressor power can be improved. it can.

ちなみに、図5はサブ内部熱交換器の有無による各測定値とコンプレッサ動力と成績係数COPとを対比した表を示す図である。図5に示す表の例においては、サブ内部熱交換器無しのコンプレッサ動力は2.74KWであるのに対し、サブ内部熱交換器有りのコンプレッサ動力は2.55KWというように、コンプレッサ動力を低減できることが確認された。また、サブ内部熱交換器無しの成績係数COP=1.77であるのに対し、サブ内部熱交換器有りの成績係数COP=1.90というように、成績係数COPを改善できることが確認された。   Incidentally, FIG. 5 is a diagram showing a table in which each measured value according to the presence or absence of the sub internal heat exchanger, the compressor power, and the coefficient of performance COP are compared. In the example of the table shown in FIG. 5, the compressor power without the sub internal heat exchanger is 2.74 KW, whereas the compressor power with the sub internal heat exchanger is 2.55 KW, so that the compressor power can be reduced. confirmed. In addition, it was confirmed that the coefficient of performance COP can be improved such that the coefficient of performance COP without the sub internal heat exchanger is 1.77, whereas the coefficient of performance COP with the sub internal heat exchanger is 1.90.

[クールダウン過渡期の速冷作用]
まず、実施例1のCO2冷凍サイクルでのクールダウン過渡期におけるエバポレータ性能について図6に基づいて説明する。図6はクールダウン過渡期(例えば、10分経過時)における実施例1のサブ内熱付きサイクルと図3に示す従来サイクルのモリエル線図の比較図である。
[Cool-down transition rapid cooling]
First, the evaporator performance in the cool-down transition period in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a comparison diagram of the Mollier diagram of the sub-internally heated cycle of Example 1 and the conventional cycle shown in FIG. 3 in the cool-down transition period (for example, when 10 minutes have elapsed).

クールダウン過渡期には、エバポレータ出口においてガス冷媒が乾いた状態のままで継続するため、従来システムの内部熱交換器も、サブ内熱付きシステムのメイン内部熱交換器6も殆ど熱交換を行わない。つまり、従来システムの内部熱交換器もサブ内熱付きシステムのメイン内部熱交換器6も、過熱度SHが取れたガス冷媒状態で内部熱交換するため、図6のe’,eに示すように、エンタルピは共に小さくなる。   During the cool-down transition period, the gas refrigerant continues in a dry state at the evaporator outlet, so that both the internal heat exchanger of the conventional system and the main internal heat exchanger 6 of the system with sub-internal heat exchange heat almost. Absent. That is, since both the internal heat exchanger of the conventional system and the main internal heat exchanger 6 of the system with sub-internal heat exchange internal heat in a gas refrigerant state with a superheat degree SH, as shown in e ′ and e of FIG. In addition, both enthalpies become smaller.

このように、クールダウン過渡期には、メイン内部熱交換器6による内部熱交換性能が出にくい条件となるが、サブ内熱付きシステムの場合、サブ内部熱交換器7がメイン内部熱交換器6に代わって膨張弁入口冷媒温度Texを大幅に下げることができる。   Thus, in the cool-down transition period, the internal heat exchange performance by the main internal heat exchanger 6 is difficult to be obtained. However, in the case of a system with sub internal heat, the sub internal heat exchanger 7 is the main internal heat exchanger. Instead of 6, the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex can be greatly reduced.

したがって、従来システムのエバポレータエンタルピF’に比べ、サブ内熱付きシステムのエバポレータエンタルピFが増大し、クールダウン過渡期にエバポレータ4が速く冷え、効果的にエバポレータ4を通過する高温風から熱を奪うというように、クールダウン性能が向上する。   Therefore, compared with the evaporator enthalpy F ′ of the conventional system, the evaporator enthalpy F of the system with sub-internal heat increases, the evaporator 4 cools quickly during the cool-down transition period, and effectively takes heat from the high-temperature wind passing through the evaporator 4. As a result, the cool-down performance is improved.

ちなみに、図7はサブ内部熱交換器の有無によるクールダウン開始からの時間経過による膨張弁入口冷媒温度Texの比較特性とエバ直温度(=エバポレータ直後の温度)の比較特性を示す図である。
膨張弁入口冷媒温度Texについては、サブ内部熱交換器有りの場合は、図7の実線特性に示すように、サブ内部熱交換器無しの点線特性に比べ、エアコン起動直後から膨張弁入口冷媒温度Texを下げる効果が大きく、例えば、7分経過後においては約9℃の差が出る。よって、エアコン起動直後の早期段階にてエバポレータ入口とエバポレータ出口のエンタルピの差を大きくすることができる。そして、エバ直温度については、サブ内部熱交換器有りの場合は、図7の実線特性に示すように、サブ内部熱交換器無しの点線特性に比べ、エバ直温度が低下し、例えば、7分経過後においては2℃以上の差が出る。
Incidentally, FIG. 7 is a diagram showing a comparison characteristic of the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex and a comparison of the direct temperature of the evaporator (= the temperature immediately after the evaporator) with the passage of time from the start of cool-down due to the presence or absence of the sub internal heat exchanger.
As for the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, when the sub-internal heat exchanger is provided, as shown by the solid line characteristic in FIG. 7, the expansion valve inlet refrigerant temperature immediately after the start of the air conditioner is compared with the dotted line characteristic without the sub-internal heat exchanger. The effect of lowering Tex is great, for example, a difference of about 9 ° C appears after 7 minutes. Therefore, the difference between the enthalpy of the evaporator inlet and the evaporator outlet can be increased at an early stage immediately after the air conditioner is started. As for the direct temperature of the evaporator, when the sub internal heat exchanger is present, the direct temperature of the evaporator is lower than the dotted line characteristic without the sub internal heat exchanger, as shown by the solid line characteristics in FIG. After a minute, there will be a difference of 2 ° C or more.

次に、実施例1のCO2冷凍サイクルでのクールダウン過渡期におけるコンプレッサ動力について説明する。
サブ内部熱交換器7が熱交換性能を発揮すると、サイクル形成が早いので、その分、冷媒流量が増加し、コンプレッサ動力は大きくなる。よって、クールダウン過渡期には、同じ時間を経過した時点でのコンプレッサ動力は大きくなってしまう。しかし、成績係数COPは変わらないので、エバポレータ4での冷却能力が増大する分、コンプレッサ動力が大きくなるだけである。
Next, the compressor power in the cool-down transition period in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1 will be described.
When the sub internal heat exchanger 7 exhibits heat exchange performance, cycle formation is quick, and accordingly, the refrigerant flow rate increases and the compressor power increases. Thus, during the cool-down transition period, the compressor power at the same time has increased. However, since the coefficient of performance COP does not change, only the compressor power increases as the cooling capacity of the evaporator 4 increases.

[エバポレータ出口乾き度の安定性向上と冷媒適正幅増大作用]
実施例1では、サブ低温側熱交換部7bを、エバポレータ4の出口からアキュムレータ5の入口までの冷媒経路に設定した。このため、下記に述べるように、エバポレータ出口乾き度の安定性向上と冷媒適正幅増大作用を示す。
[Improvement of evaporator outlet dryness and increase of proper refrigerant width]
In Example 1, the sub low temperature side heat exchanging part 7 b is set in the refrigerant path from the outlet of the evaporator 4 to the inlet of the accumulator 5. For this reason, as described below, the improvement in the stability of the evaporator outlet dryness and the effect of increasing the appropriate refrigerant width are exhibited.

図8は従来サイクルにおける冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度を示す特性図である。
従来サイクルでは、図3に示すように、エバポレータ出口がアキュムレータと接続されているので、エバポレータ出口の乾き度は、図8に示すように、冷媒適正幅200gの範囲において約1.0で安定する。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dryness of the outlet and the dryness of the inlet with respect to the amount of refrigerant charged in the conventional cycle.
In the conventional cycle, since the evaporator outlet is connected to the accumulator as shown in FIG. 3, the dryness of the evaporator outlet is stabilized at about 1.0 in the range of the proper refrigerant width 200 g as shown in FIG.

図9は従来サイクルにおいてオイルブリード径を大きくした場合の冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度を示す特性図である。
従来サイクルにおいてオイルブリード径を大きくした場合、図9に示すように、冷媒封入量に対するエバポレータ出口の乾き度は、冷媒封入量が大きいほど徐々に低下する特性を示す。つまり、エバポレータ出口の乾き度の安定域が無く、例えば、夏期や冬期等において、変化してしまう。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the dryness of the evaporator outlet and the dryness of the evaporator inlet with respect to the refrigerant charging amount when the oil bleed diameter is increased in the conventional cycle.
When the oil bleed diameter is increased in the conventional cycle, as shown in FIG. 9, the dryness of the evaporator outlet with respect to the refrigerant charging amount gradually decreases as the refrigerant charging amount increases. That is, there is no stable range of dryness at the outlet of the evaporator, and, for example, it changes in summer or winter.

図10はサブ内熱有りのサイクルにおける冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度とサブ内熱出口乾き度を示す特性図である。
実施例1のように、サブ内熱有りのサイクルの場合、サブ内部熱交換器7が一定の熱交換を行うので、図10に示すように、エバポレータ出口の乾き度を、冷媒適正幅250gの範囲において、X=0.8程度の値を維持するように安定して下げることができる。さらに、冷媒適正幅が、図8との対比でも明らかなように、従来システムの200gからサブ内熱有りシステムが250gとなっているように増加し、大きな負荷変動に対しても安定性を向上させることができる。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the degree of dryness of the outlet, the degree of dryness of the inlet, and the degree of dryness of the sub-internal heat outlet with respect to the amount of refrigerant filled in the cycle with sub-internal heat.
As in the first embodiment, in the case of the cycle with sub-internal heat, the sub-internal heat exchanger 7 performs a constant heat exchange. Therefore, as shown in FIG. In the range, X can be stably lowered so as to maintain a value of about 0.8. Furthermore, as is clear from the comparison with Fig. 8, the appropriate refrigerant width has been increased from 200g for the conventional system to 250g for the system with sub-internal heat, improving stability against large load fluctuations. Can be made.

ちなみに、HFC134a(フッ素冷媒)を用いた現行の冷凍サイクルと、R744(CO2冷媒)を用いたCO2冷凍サイクルの負荷変動耐性を比較すると、エバポレータ(0℃)が保有する熱量は、HFC134a(フッ素冷媒)が140kJであるのに対し、R744(CO2冷媒)は25kJである。したがって、R744(CO2冷媒)は、熱量がHFC134a(フッ素冷媒)より少なく、負荷変動に対して安定しない特性を示す。 By the way, comparing the load fluctuation resistance of the current refrigeration cycle using HFC134a (fluorine refrigerant) and the CO 2 refrigeration cycle using R744 (CO 2 refrigerant), the amount of heat held by the evaporator (0 ° C) is HFC134a ( R744 (CO 2 refrigerant) is 25 kJ, while fluorine refrigerant) is 140 kJ. Therefore, R744 (CO 2 refrigerant) has a heat quantity smaller than that of HFC134a (fluorine refrigerant) and exhibits a characteristic that is not stable against load fluctuations.

次に、負荷変動の一例として、ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱有りのCO2冷凍サイクルの場合に安定性が向上することを図11〜図13に基づいて説明する。 Next, as an example of load fluctuation, when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi), the stability is improved in the case of a CO 2 refrigeration cycle with sub-internal heat as shown in FIGS. Based on

図11はファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ出口乾き度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ出口乾き度特性を示す図である。
エバポレータ出口乾き度については、サブ内熱無しの場合、図11の点線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)のときに乾き度X=1.0より少し小さな値で推移し、ファン風量をハイ(Hi)に切り替えると、乾き度X=1.0より少し大きな値まで上昇し、2分30秒程度を経過した時点から乾き度が1.0以下の値に収束する。
これに対し、サブ内熱有りの場合、図11の実線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)のときに乾き度X=1.0より小さな値(X=0.7程度)としているため、ファン風量をハイ(Hi)に切り替えると、瞬間的に乾き度X=1.0より少し大きな値となるものの、2分経過前の時点から乾き度が1.0以下の値に収束する。
つまり、エバポレータの入口から出口に至るまでの間、気液二相状態であるため、エバポレータでの温度分布が良好となる。なお、エバポレータ出口乾き度は、1.0以下は気液二相の飽和状態であり、1.0以上は過熱度域(温度が上がる)である。
FIG. 11 is a diagram showing the evaporator outlet dryness characteristics without sub-internal heat and the evaporator outlet dryness characteristics with sub-internal heat (200 mm × 3 stages) when the fan air flow is switched from low (Lo) to high (Hi). It is.
As for the evaporator outlet dryness, when there is no sub-internal heat, as shown by the dotted line characteristics in FIG. 11, when the fan airflow is low, the airflow changes slightly below the dryness X = 1.0. When switched to Hi, the dryness increases to a value slightly greater than 1.0 = 1.0, and after about 2 minutes 30 seconds, the dryness converges to a value of 1.0 or less.
On the other hand, when there is sub-internal heat, as shown by the solid line characteristics in FIG. 11, when the fan air volume is low, the dryness value X is smaller than 1.0 (about X = 0.7). When the air volume is switched to Hi, the dryness momentarily becomes a value slightly larger than X = 1.0, but the dryness converges to a value of 1.0 or less from the point before 2 minutes have passed.
That is, since it is in a gas-liquid two-phase state from the entrance to the exit of the evaporator, the temperature distribution in the evaporator is good. Note that the evaporator outlet dryness is 1.0 or less in the gas-liquid two-phase saturation state, and 1.0 or more is the superheat range (temperature rises).

図12はファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ出口過熱度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ出口過熱度特性を示す図である。
エバポレータ出口過熱度については、サブ内熱無しの場合、図12の点線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えると、エバポレータ出口乾き度が1.0以上である時間が長く続くので、過熱度域の時間が2分以上継続する。
これに対し、サブ内熱有りの場合、図12の実線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えると、エバポレータ出口乾き度が1.0以上である時間が僅かであるため、過熱度域の時間が2分以内となる。
つまり、サブ内熱有りの場合、ファン風量変化直後の過熱度の値、及び過熱度域の時間を大幅に削減することができる。
Figure 12 shows the evaporator outlet superheat characteristics without sub-internal heat and the evaporator outlet superheat characteristics with sub-internal heat (200mm x 3 stages) when the fan air flow is switched from low (Lo) to high (Hi). It is.
As for the evaporator outlet superheat degree, when there is no sub-internal heat, as shown in the dotted line characteristic of FIG. 12, when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi), the time when the evaporator outlet dryness is 1.0 or more Since it continues for a long time, the superheat time lasts more than 2 minutes.
On the other hand, when there is sub-internal heat, as shown in the solid line characteristics in FIG. 12, when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi), the evaporator dryness is 1.0 or more. As a result, the superheat time is within 2 minutes.
That is, when there is sub-internal heat, the value of the superheat degree immediately after the fan air volume change and the time in the superheat degree region can be greatly reduced.

図13はファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ直後温度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ直後温度特性を示す図である。
エバポレータ直後温度については、サブ内熱無しの場合、図13の点線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えると、エバポレータ直後温度が10℃程度の大幅な変動がみられる。
これに対し、サブ内熱有りの場合、図13の実線特性に示すように、ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えても、エバポレータ直後温度は5℃程度の小幅な変動に抑えることができる。
これにより、結果的に、エバポレータの温度分布(最大温度−最小温度)が縮まり、冷房性能の向上が図れる。
FIG. 13 is a graph showing the temperature characteristics immediately after the evaporator without sub-internal heat and the temperature characteristics immediately after the evaporator with sub-internal heat (200 mm × 3 stages) when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi). .
With regard to the temperature immediately after the evaporator, when there is no sub-internal heat, as shown in the dotted line characteristics of FIG. 13, when the fan air flow is switched from low (Lo) to high (Hi), the temperature immediately after the evaporator varies greatly by about 10 ° C. Is seen.
On the other hand, when there is sub-internal heat, as shown in the solid line characteristics in FIG. 13, even if the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi), the temperature immediately after the evaporator fluctuates by about 5 ° C. Can be suppressed.
As a result, the temperature distribution (maximum temperature-minimum temperature) of the evaporator is reduced, and the cooling performance can be improved.

次に、効果を説明する。
実施例1の超臨界冷凍サイクルにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the supercritical refrigeration cycle of Example 1, the effects listed below can be obtained.

(1) コンプレッサ1と、ガスクーラ2と、膨張弁3と、エバポレータ4と、アキュムレータ5を順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁3の入口冷媒温度を低下させる内部熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルにおいて、前記ガスクーラ2の出口から前記膨張弁3の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部6aとサブ高温側熱交換部7aを設定し、前記膨張弁3の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路であって、前記アキュムレータ5を挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bを設定し、前記内部熱交換器を、前記メイン高温側熱交換部6aと前記メイン低温側熱交換部6bを組み合わせたメイン内部熱交換器6と、前記サブ高温側熱交換部7aと前記サブ低温側熱交換部7bを組み合わせたサブ内部熱交換器7により構成したため、サイクル安定期に成績係数の向上によりコンプレッサ動力の低減を達成することができると共に、クールダウン過渡期に過渡性能の向上により速冷性を達成することができる。   (1) The compressor 1, the gas cooler 2, the expansion valve 3, the evaporator 4, and the accumulator 5 are sequentially connected in an annular manner, and an internal heat exchanger that lowers the inlet refrigerant temperature of the expansion valve 3 by internal heat exchange is provided. In the supercritical refrigeration cycle, a main high temperature side heat exchange section 6a and a sub high temperature side heat exchange section 7a are set in series along a refrigerant path from the outlet of the gas cooler 2 to the inlet of the expansion valve 3, and the expansion valve Main low temperature side heat exchanging part 6b and sub low temperature side heat exchanging part 7b in the refrigerant path from the outlet 3 to the inlet of the compressor 1 with the accumulator 5 in between. The main internal heat exchanger 6 combining the main high temperature side heat exchange unit 6a and the main low temperature side heat exchange unit 6b, the sub high temperature side heat exchange unit 7a, and the sub low temperature Since the sub-internal heat exchanger 7 is combined with the side heat exchanger 7b, it is possible to achieve a reduction in compressor power by improving the coefficient of performance during the cycle stabilization period, and at the same time by improving the transient performance during the cool-down transition period. Coolness can be achieved.

(2) 前記メイン内部熱交換器6は、臨界温度を超えている膨張弁入口冷媒温度Texを、ガス領域と液領域の臨界温度付近まで低下させる内部熱交換を行い、前記サブ内部熱交換器7は、前記メイン内部熱交換器6での内部熱交換により低下した膨張弁入口冷媒温度Texを、臨界温度を横切って液領域に入るまで低下させる内部熱交換を行い、前記両内部熱交換器6,7のうち、前記アキュムレータ5の出口側に設けられたメイン低温側熱交換部6bによる熱交換量を、コンプレッサ吐出温度Tdを限界温度以下に抑える量に設定したため、サイクル安定期において、膨張弁入口冷媒温度Texを液化するまで低下させたことによって、高圧圧力(Pd)を下げることができ、コンプレッサ動力を確実に低減することができる。   (2) The main internal heat exchanger 6 performs internal heat exchange to lower the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex exceeding the critical temperature to near the critical temperature of the gas region and the liquid region, and the sub internal heat exchanger 6 7 performs an internal heat exchange in which the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, which has been lowered by the internal heat exchange in the main internal heat exchanger 6, is lowered until it enters the liquid region across the critical temperature, and both the internal heat exchangers 6 and 7, the heat exchange amount by the main low temperature side heat exchange section 6b provided on the outlet side of the accumulator 5 is set to an amount that keeps the compressor discharge temperature Td below the limit temperature. By reducing the valve inlet refrigerant temperature Tex until it is liquefied, the high pressure (Pd) can be lowered, and the compressor power can be reliably reduced.

(3) 前記メイン内部熱交換器6は、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成し、前記サブ内部熱交換器7は、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記エバポレータ4の出口から前記アキュムレータ5の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成したため、サブ内部熱交換器7が一定の熱交換を行うので、エバポレータ4の出口乾き度を安定して下げることができ、急激な負荷変動に対し強いCO2冷凍サイクルとすることができる。加えて、冷媒適正幅が増大し、ファン風量変化等の大きな負荷変動に対してCO2冷凍サイクルの安定性を向上させることができる。 (3) The main internal heat exchanger 6 is set to a main high temperature side heat exchanging portion 6a set as a refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, and a refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1. The sub internal heat exchanger 7 includes a sub high temperature side heat exchange unit 7a set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange unit 6a. The sub-internal heat exchanger 7 performs a constant heat exchange because the sub-internal heat exchanger 7 performs a constant heat exchange because the sub-internal heat exchanger 7 is configured to be combined with the sub-low temperature side heat exchanging portion 7b set in the refrigerant path from the outlet of the evaporator 4 to the inlet of the accumulator 5. The outlet dryness of No. 4 can be stably reduced, and a CO 2 refrigeration cycle strong against sudden load fluctuations can be obtained. In addition, the appropriate refrigerant width is increased, and the stability of the CO 2 refrigeration cycle can be improved against large load fluctuations such as changes in fan airflow.

実施例2は、サブ低温側熱交換部7bを実施例1とは異なる位置に設定した例である。   The second embodiment is an example in which the sub low temperature side heat exchanging portion 7b is set at a position different from the first embodiment.

まず、構成を説明する。
図14は実施例2のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。
First, the configuration will be described.
FIG. 14 is a cycle system diagram showing the CO 2 refrigeration cycle (supercritical refrigeration cycle) of Example 2. (a) shows a schematic configuration of the cycle, and (b) shows a schematic configuration of the cycle arranged on the Mollier diagram. Show.

自然冷媒であるR744(CO2冷媒)を用いた実施例2のCO2冷凍サイクルは、図14に示すように、コンプレッサ1と、ガスクーラ2と、膨張弁3と、エバポレータ4と、アキュムレータ5を順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁3の入口冷媒温度を低下させるメイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7を備えることで構成される。 As shown in FIG. 14, the CO 2 refrigeration cycle using the natural refrigerant R744 (CO 2 refrigerant) includes a compressor 1, a gas cooler 2, an expansion valve 3, an evaporator 4, and an accumulator 5. The main internal heat exchanger 6 and the sub internal heat exchanger 7 that are sequentially connected in an annular shape and reduce the refrigerant temperature at the inlet of the expansion valve 3 by internal heat exchange are provided.

実施例2では、前記メイン内部熱交換器6を、図14(a),(b)に示すように、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成している。このメイン内部熱交換器6は、コンプレッサ吐出温度Tdを限界温度以下に抑えつつ、臨界温度(=31.1℃)を超えている膨張弁入口冷媒温度Texを、ガス領域と液領域の臨界温度付近(図14(b)の31.1℃ライン)まで低下させる内部熱交換を行う。   In Example 2, as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), the main internal heat exchanger 6 has a main high temperature side heat exchange section 6a set in the refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, It is configured by a combination with a main low temperature side heat exchange section 6b set in a refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1. The main internal heat exchanger 6 keeps the compressor discharge temperature Td below the limit temperature, and supplies the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex exceeding the critical temperature (= 31.1 ° C.) near the critical temperature of the gas region and the liquid region ( The internal heat exchange is reduced to 31.1 ° C. in FIG.

前記サブ内部熱交換器7を、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記膨張弁3の出口から前記エバポレータ4の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成している。このサブ内部熱交換器7は、前記メイン内部熱交換器6での内部熱交換により低下した膨張弁入口冷媒温度Texを、臨界温度(=31.1℃)を横切って液領域に入るまで低下させる内部熱交換を行う。なお、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に符号を付して説明を省略する。   A sub high temperature side heat exchanger 7a in which the sub internal heat exchanger 7 is set as a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchanger 6a, and refrigerant from the outlet of the expansion valve 3 to the inlet of the evaporator 4 It is configured by a combination with the sub low temperature side heat exchange section 7b set in the path. This sub internal heat exchanger 7 has an internal valve that lowers the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, which has been reduced by internal heat exchange in the main internal heat exchanger 6, until it enters the liquid region across the critical temperature (= 31.1 ° C.). Perform heat exchange. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the corresponding configurations are denoted by reference numerals and description thereof is omitted.

次に、作用については、実施例2では、サブ低温側熱交換部7bを実施例1とは異なる膨張弁3の出口からエバポレータ4の入口までの冷媒経路に設定した。このため、エバポレータ出口乾き度は1.0となり、ファン風量変化等に対するエバポレータ温度分布の改善効果は得られない。しかし、内部熱交換器を、メイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7により構成したため、実施例1と同様に、「コンプレッサ動力低減作用」、「クールダウン過渡期の速冷作用」を得ることができる。   Next, regarding the operation, in the second embodiment, the sub low temperature side heat exchanging portion 7b is set as a refrigerant path from the outlet of the expansion valve 3 to the inlet of the evaporator 4 different from the first embodiment. For this reason, the evaporator outlet dryness is 1.0, and the effect of improving the evaporator temperature distribution with respect to the fan air volume change or the like cannot be obtained. However, since the internal heat exchanger is composed of the main internal heat exchanger 6 and the sub internal heat exchanger 7, the “compressor power reduction action” and the “cooling action in the cool-down transition period” are performed as in the first embodiment. Obtainable.

次に、効果を説明する。
実施例2の車両用超臨界冷凍サイクルにあっては、実施例1の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle supercritical refrigeration cycle of the second embodiment, in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment, the following effects can be obtained.

(4) 前記メイン内部熱交換器6は、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成し、前記サブ内部熱交換器7は、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記膨張弁3の出口から前記エバポレータ4の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成したため、サブ内部熱交換器7において、膨張弁3の入口と出口の温度差により、膨張弁3の入口冷媒が液冷媒となるまで効果的に内部熱交換を行うことができる。   (4) The main internal heat exchanger 6 is set to a main high temperature side heat exchanging part 6a set as a refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, and a refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1. The sub internal heat exchanger 7 includes a sub high temperature side heat exchange unit 7a set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange unit 6a. And the sub low temperature side heat exchanging part 7b set in the refrigerant path from the outlet of the expansion valve 3 to the inlet of the evaporator 4, the sub internal heat exchanger 7 has an inlet and an outlet of the expansion valve 3. Due to this temperature difference, internal heat exchange can be performed effectively until the refrigerant at the inlet of the expansion valve 3 becomes liquid refrigerant.

実施例3は、実施例1のメイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bの設定に対し、メイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bの位置を入れ替えた設定とした例である。   Example 3 is a setting in which the positions of the main low temperature side heat exchange unit 6b and the sub low temperature side heat exchange unit 7b are changed with respect to the setting of the main low temperature side heat exchange unit 6b and the sub low temperature side heat exchange unit 7b of Example 1. It is an example.

まず、構成を説明する。
図15は実施例3のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。
First, the configuration will be described.
FIG. 15 is a cycle system diagram showing the CO 2 refrigeration cycle (supercritical refrigeration cycle) of Example 3, where (a) shows a schematic cycle configuration, and (b) shows a cycle schematic configuration arranged on the Mollier diagram. Show.

自然冷媒であるR744(CO2冷媒)を用いた実施例3のCO2冷凍サイクルは、図15に示すように、コンプレッサ1と、ガスクーラ2と、膨張弁3と、エバポレータ4と、アキュムレータ5を順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁3の入口冷媒温度を低下させるメイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7を備えることで構成される。 As shown in FIG. 15, the CO 2 refrigeration cycle of Example 3 using R744 (CO 2 refrigerant), which is a natural refrigerant, includes a compressor 1, a gas cooler 2, an expansion valve 3, an evaporator 4, and an accumulator 5. The main internal heat exchanger 6 and the sub internal heat exchanger 7 that are sequentially connected in an annular shape and reduce the refrigerant temperature at the inlet of the expansion valve 3 by internal heat exchange are provided.

実施例3では、前記メイン内部熱交換器6を、図15(a),(b)に示すように、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記エバポレータ4の出口から前記アキュムレータ5の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成している。このメイン内部熱交換器6は、臨界温度(=31.1℃)を超えている膨張弁入口冷媒温度Texを、ガス領域と液領域の臨界温度付近(図14(b)の31.1℃ライン)まで低下させる内部熱交換を行う。   In Example 3, as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), the main internal heat exchanger 6 has a main high temperature side heat exchange section 6a set in a refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, It is configured by a combination with a main low temperature side heat exchange section 6b set in the refrigerant path from the outlet of the evaporator 4 to the inlet of the accumulator 5. This main internal heat exchanger 6 reduces the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, which exceeds the critical temperature (= 31.1 ° C), to near the critical temperature of the gas region and the liquid region (31.1 ° C line in Fig. 14 (b)). Perform internal heat exchange.

前記サブ内部熱交換器7を、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成している。このサブ内部熱交換器7は、コンプレッサ吐出温度Tdを限界温度以下に抑えつつ、前記メイン内部熱交換器6での内部熱交換により低下した膨張弁入口冷媒温度Texを、臨界温度(=31.1℃)を横切って液領域に入るまで低下させる内部熱交換を行う。なお、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に符号を付して説明を省略する。   A sub high temperature side heat exchanging part 7a in which the sub internal heat exchanger 7 is set as a refrigerant path downstream of the main high temperature side heat exchanging part 6a, and a refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1 And a sub-low temperature side heat exchanging part 7b set in the above. The sub-internal heat exchanger 7 reduces the expansion valve inlet refrigerant temperature Tex, which has decreased due to the internal heat exchange in the main internal heat exchanger 6, while keeping the compressor discharge temperature Td below the limit temperature. ) To reduce the internal heat exchange until it enters the liquid region. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the corresponding configurations are denoted by reference numerals and description thereof is omitted.

次に、作用については、実施例3では、メイン低温側熱交換部6bとサブ低温側熱交換部7bを実施例1とは入れ替えて設定した。このため、メイン低温側熱交換部6bによりエバポレータ出口乾き度をコントロールさせることで、実施例1と同様に、「コンプレッサ動力低減作用」、「クールダウン過渡期の速冷作用」、「エバポレータ出口乾き度の安定性向上と冷媒適正幅増大作用」を得ることができる。   Next, in the third embodiment, the main low temperature side heat exchanging portion 6b and the sub low temperature side heat exchanging portion 7b are set to be different from those in the first embodiment. Therefore, by controlling the evaporator outlet dryness by the main low temperature side heat exchanging section 6b, as in the first embodiment, "compressor power reduction action", "cooling action during cool-down transition period", "evaporator outlet dryness" Improvement in degree of stability and an effect of increasing the appropriate refrigerant width ”.

次に、効果を説明する。
実施例3の車両用超臨界冷凍サイクルにあっては、実施例1の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle supercritical refrigeration cycle of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.

(5) 前記メイン内部熱交換器6は、前記ガスクーラ2の出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部6aと、前記エバポレータ4の出口から前記アキュムレータ5の入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部6bと、の組み合わせにより構成し、前記サブ内部熱交換器7は、前記メイン高温側熱交換部6aより下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部7aと、前記アキュムレータ5の出口から前記コンプレッサ1の入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部7bと、の組み合わせにより構成したため、メイン内部熱交換器6が一定の熱交換を行うので、エバポレータ4の出口乾き度を安定して下げることができ、急激な負荷変動に対し強いCO2冷凍サイクルとすることができる。加えて、冷媒適正幅が増大し、ファン風量変化等の大きな負荷変動に対してCO2冷凍サイクルの安定性を向上させることができる。 (5) The main internal heat exchanger 6 is set to a main high temperature side heat exchanging portion 6a set as a refrigerant path immediately after the outlet of the gas cooler 2, and a refrigerant path from the outlet of the evaporator 4 to the inlet of the accumulator 5. The sub internal heat exchanger 7 includes a sub high temperature side heat exchange unit 7a set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange unit 6a. Since the main internal heat exchanger 6 performs a constant heat exchange because it is configured by a combination with the sub low temperature side heat exchange section 7b set in the refrigerant path from the outlet of the accumulator 5 to the inlet of the compressor 1, the evaporator The outlet dryness of No. 4 can be stably reduced, and a CO 2 refrigeration cycle strong against sudden load fluctuations can be obtained. In addition, the appropriate refrigerant width is increased, and the stability of the CO 2 refrigeration cycle can be improved against large load fluctuations such as changes in fan airflow.

以上、本発明の超臨界冷凍サイクルを実施例1〜実施例3に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。   As described above, the supercritical refrigeration cycle of the present invention has been described based on Examples 1 to 3. However, the specific configuration is not limited to these examples, and each claim of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.

実施例1〜3では、メイン内部熱交換器6とサブ内部熱交換器7をそれぞれ独立に設定する例を示した。しかし、例えば、メインとサブの高温側熱交換部を一体に構成し、外観上は、あたかも1個の内部熱交換器を有する構成としても良い。   In Examples 1-3, the example which sets each of the main internal heat exchanger 6 and the sub internal heat exchanger 7 independently was shown. However, for example, the main and sub high-temperature side heat exchanging portions may be configured integrally, and in appearance, it may be configured as if having one internal heat exchanger.

要するに、ガスクーラの出口から膨張弁の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部とサブ高温側熱交換部を設定し、膨張弁の出口からコンプレッサの入口までの冷媒経路であって、アキュムレータを挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部とサブ低温側熱交換部を設定し、内部熱交換器を、メイン高温側熱交換部とメイン低温側熱交換部を組み合わせたメイン内部熱交換器と、サブ高温側熱交換部とサブ低温側熱交換部を組み合わせたサブ内部熱交換器により構成したものであれば、実施例1〜3に限られることはない。   In short, the main high temperature side heat exchange section and the sub high temperature side heat exchange section are set in series along the refrigerant path from the outlet of the gas cooler to the inlet of the expansion valve, and this is the refrigerant path from the outlet of the expansion valve to the inlet of the compressor. The main low temperature side heat exchange section and the sub low temperature side heat exchange section are set on both sides of the accumulator, and the internal heat exchanger is combined with the main high temperature side heat exchange section and the main low temperature side heat exchange section. The configuration is not limited to the first to third embodiments as long as the main internal heat exchanger and the sub internal heat exchanger in which the sub high temperature side heat exchange unit and the sub low temperature side heat exchange unit are combined.

実施例1〜3では、車両のエアコンシステムに適用する超臨界冷凍サイクルの例を示したが、車両以外、例えば、家庭用のエアコンシステムや工場や事業所のエアコンシステム等の超臨界冷凍サイクルとしても適用できる。要するに、コンプレッサと、ガスクーラと、膨張弁と、エバポレータと、アキュムレータを順次環状に接続し、内部熱交換により膨張弁の入口冷媒温度を低下させる内部熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルであれば適用できる。   In Examples 1 to 3, an example of a supercritical refrigeration cycle applied to a vehicle air conditioner system is shown. However, as a supercritical refrigeration cycle other than a vehicle, for example, a home air conditioner system or a factory or office air conditioner system. Is also applicable. In short, if it is a supercritical refrigeration cycle equipped with an internal heat exchanger that sequentially connects the compressor, gas cooler, expansion valve, evaporator, and accumulator in an annular fashion and reduces the inlet refrigerant temperature of the expansion valve by internal heat exchange Applicable.

実施例1のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。A cycle system diagram showing a CO 2 refrigeration cycle of Example 1 (supercritical refrigerating cycle), (a) shows a cycle schematic structure shows the (b) cycle schematic configuration disposed in Mollier chart. 実施例1のCO2冷凍サイクルに用いられるアキュムレータの一例を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing an example of an accumulator used in the CO 2 refrigeration cycle of Example 1. FIG. 現行の超臨界冷凍サイクル(従来サイクル)をモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す図である。It is a figure which shows the cycle schematic structure which has arrange | positioned the present supercritical refrigerating cycle (conventional cycle) on the Mollier diagram. サイクル安定期における実施例1のサブ内熱付きサイクルと図3に示す従来サイクルのモリエル線図の比較図である。It is a comparison figure of the Mollier diagram of the cycle with the sub internal heat of Example 1 in the cycle stable period, and the conventional cycle shown in FIG. サブ内部熱交換器の有無による各測定値とコンプレッサ動力と成績係数COPとを対比した表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which contrasted each measured value by the presence or absence of a sub internal heat exchanger, compressor power, and a coefficient of performance COP. クールダウン過渡期(例えば、10分経過時)における実施例1のサブ内熱付きサイクルと図3に示す従来サイクルのモリエル線図の比較図である。FIG. 4 is a comparison diagram of a Mollier diagram of a sub-internally heated cycle of Example 1 and a conventional cycle shown in FIG. 3 in a cool-down transition period (for example, when 10 minutes have elapsed). サブ内部熱交換器の有無によるクールダウン開始からの時間経過による膨張弁入口冷媒温度Texの比較特性とエバ直温度(=エバポレータ直後の温度)の比較特性を示す図である。It is a figure which shows the comparative characteristic of the expansion valve inlet_port | entrance refrigerant | coolant temperature Tex by the time passage from the cooldown start by the presence or absence of a sub internal heat exchanger, and the evaporative temperature (= temperature immediately after an evaporator). 従来サイクルにおける冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the degree of dryness of the evaporating outlet and the evaporating degree of the evaporating inlet with respect to the refrigerant filling amount in the conventional cycle. 従来サイクルにおいてオイルブリード径を大きくした場合の冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the dryness of the evaporating exit and the evaporating rate of the evaporating entrance with respect to the refrigerant filling amount when the oil bleed diameter is increased in the conventional cycle. サブ内熱有りのサイクルにおける冷媒封入量に対するエバ出口乾き度とエバ入口乾き度とサブ内熱出口乾き度を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the dryness of an evaporator outlet, the dryness of an evaporator inlet, and the dryness of an internal heat outlet of a refrigerant with respect to the refrigerant filling amount in a cycle with sub-internal heat. ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ出口乾き度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ出口乾き度特性を示す図である。It is a figure which shows the evaporator outlet dryness characteristic without sub internal heat, and the evaporator outlet dryness characteristic with sub internal heat (200 mm × 3 stages) when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi). ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ出口過熱度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ出口過熱度特性を示す図である。It is a figure which shows the evaporator outlet superheat degree characteristic without sub internal heat, and the evaporator outlet superheat degree characteristic with sub internal heat (200 mm x 3 stages) when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi). ファン風量をロー(Lo)からハイ(Hi)に切り替えたとき、サブ内熱無しのエバポレータ直後温度特性とサブ内熱有り(200mm×3段)のエバポレータ直後温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic immediately after the evaporator without sub internal heat, and the temperature characteristic immediately after the evaporator with sub internal heat (200 mm × 3 stages) when the fan air volume is switched from low (Lo) to high (Hi). 実施例2のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。A cycle system diagram showing a CO 2 refrigeration cycle of Example 2 (supercritical refrigerating cycle), (a) shows a cycle schematic structure shows the (b) cycle schematic configuration disposed in Mollier chart. 実施例3のCO2冷凍サイクル(超臨界冷凍サイクル)を示すサイクルシステム図であり、(a)はサイクル概略構成を示し、(b)はモリエル線図上に配置したサイクル概略構成を示す。A cycle system diagram showing a CO 2 refrigeration cycle of Example 3 (supercritical refrigeration cycle), (a) shows a cycle schematic structure shows the (b) cycle schematic configuration disposed in Mollier chart.

符号の説明Explanation of symbols

1 コンプレッサ
2 ガスクーラ
3 膨張弁
4 エバポレータ
5 アキュムレータ
6 メイン内部熱交換器
6a メイン高温側熱交換部
6b メイン低温側熱交換部
7 サブ内部熱交換器
7a サブ高温側熱交換部
7b サブ低温側熱交換部
8 車両用空調ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Gas cooler 3 Expansion valve 4 Evaporator 5 Accumulator 6 Main internal heat exchanger 6a Main high temperature side heat exchange part 6b Main low temperature side heat exchange part 7 Sub internal heat exchanger 7a Sub high temperature side heat exchange part 7b Sub low temperature side heat exchange Part 8 Vehicle air conditioning unit

Claims (5)

コンプレッサと、ガスクーラと、膨張弁と、エバポレータと、アキュムレータを順次環状に接続し、内部熱交換により前記膨張弁の入口冷媒温度を低下させる内部熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記ガスクーラの出口から前記膨張弁の入口までの冷媒経路に沿って直列にメイン高温側熱交換部とサブ高温側熱交換部を設定し、前記膨張弁の出口から前記コンプレッサの入口までの冷媒経路であって、前記アキュムレータを挟んだ両側の位置にそれぞれメイン低温側熱交換部とサブ低温側熱交換部を設定し、
前記内部熱交換器を、前記メイン高温側熱交換部と前記メイン低温側熱交換部を組み合わせたメイン内部熱交換器と、前記サブ高温側熱交換部と前記サブ低温側熱交換部を組み合わせたサブ内部熱交換器により構成したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
In a supercritical refrigeration cycle having an internal heat exchanger that sequentially connects a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator, and an accumulator in an annular manner, and reduces the inlet refrigerant temperature of the expansion valve by internal heat exchange.
A main high temperature side heat exchange part and a sub high temperature side heat exchange part are set in series along a refrigerant path from the outlet of the gas cooler to the inlet of the expansion valve, and the refrigerant path from the outlet of the expansion valve to the inlet of the compressor The main low temperature side heat exchange part and the sub low temperature side heat exchange part are respectively set at positions on both sides of the accumulator,
The internal heat exchanger is a combination of a main internal heat exchanger that combines the main high temperature side heat exchange section and the main low temperature side heat exchange section, and a combination of the sub high temperature side heat exchange section and the sub low temperature side heat exchange section. A supercritical refrigeration cycle comprising a sub-internal heat exchanger.
請求項1に記載された超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記メイン内部熱交換器は、臨界温度を超えている膨張弁入口冷媒温度を、ガス領域と液領域の臨界温度付近まで低下させる内部熱交換を行い、
前記サブ内部熱交換器は、前記メイン内部熱交換器での内部熱交換により低下した膨張弁入口冷媒温度を、臨界温度を横切って液領域に入るまで低下させる内部熱交換を行い、
前記両内部熱交換器のうち、前記アキュムレータの出口側に設けられた低温側熱交換部による熱交換量を、コンプレッサ吐出温度を限界温度以下に抑える量に設定したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
In the supercritical refrigeration cycle according to claim 1,
The main internal heat exchanger performs internal heat exchange for reducing the expansion valve inlet refrigerant temperature exceeding the critical temperature to near the critical temperature of the gas region and the liquid region,
The sub-internal heat exchanger performs an internal heat exchange in which the expansion valve inlet refrigerant temperature lowered by the internal heat exchange in the main internal heat exchanger is lowered until entering the liquid region across the critical temperature,
Of the internal heat exchangers, the supercritical refrigeration characterized in that the heat exchange amount by the low temperature side heat exchange section provided on the outlet side of the accumulator is set to an amount that keeps the compressor discharge temperature below the limit temperature. cycle.
請求項1または請求項2に記載された超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記メイン内部熱交換器は、前記ガスクーラの出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部と、前記アキュムレータの出口から前記コンプレッサの入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成し、
前記サブ内部熱交換器は、前記メイン高温側熱交換部より下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部と、前記エバポレータの出口から前記アキュムレータの入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
In the supercritical refrigeration cycle according to claim 1 or 2,
The main internal heat exchanger includes: a main high temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path immediately after the gas cooler outlet; a main low temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path from the outlet of the accumulator to the inlet of the compressor; , A combination of
The sub internal heat exchanger includes a sub high temperature side heat exchange section set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange section, and a sub low temperature set in a refrigerant path from the outlet of the evaporator to the inlet of the accumulator. A supercritical refrigeration cycle comprising a combination with a side heat exchanger.
請求項1または請求項2に記載された超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記メイン内部熱交換器は、前記ガスクーラの出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部と、前記アキュムレータの出口から前記コンプレッサの入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成し、
前記サブ内部熱交換器は、前記メイン高温側熱交換部より下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部と、前記膨張弁の出口から前記エバポレータの入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
In the supercritical refrigeration cycle according to claim 1 or 2,
The main internal heat exchanger includes: a main high temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path immediately after the gas cooler outlet; a main low temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path from the outlet of the accumulator to the inlet of the compressor; , A combination of
The sub internal heat exchanger includes a sub high temperature side heat exchange section set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange section, and a sub set in a refrigerant path from the outlet of the expansion valve to the inlet of the evaporator. A supercritical refrigeration cycle comprising a combination with a low temperature side heat exchange section.
請求項1または請求項2に記載された超臨界冷凍サイクルにおいて、
前記メイン内部熱交換器は、前記ガスクーラの出口直後の冷媒経路に設定したメイン高温側熱交換部と、前記エバポレータの出口から前記アキュムレータの入口までの冷媒経路に設定したメイン低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成し、
前記サブ内部熱交換器は、前記メイン高温側熱交換部より下流側の冷媒経路に設定したサブ高温側熱交換部と、前記アキュムレータの出口から前記コンプレッサの入口までの冷媒経路に設定したサブ低温側熱交換部と、の組み合わせにより構成したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
In the supercritical refrigeration cycle according to claim 1 or 2,
The main internal heat exchanger includes a main high temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path immediately after the gas cooler outlet, and a main low temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path from the evaporator outlet to the accumulator inlet. , A combination of
The sub internal heat exchanger includes a sub high temperature side heat exchange unit set in a refrigerant path downstream from the main high temperature side heat exchange unit, and a sub low temperature set in a refrigerant path from an outlet of the accumulator to an inlet of the compressor. A supercritical refrigeration cycle comprising a combination with a side heat exchanger.
JP2007290988A 2007-11-08 2007-11-08 Supercritical refrigerating cycle Pending JP2009115415A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007290988A JP2009115415A (en) 2007-11-08 2007-11-08 Supercritical refrigerating cycle
PCT/JP2008/068307 WO2009060683A1 (en) 2007-11-08 2008-10-08 Supercritical refrigerating cycle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007290988A JP2009115415A (en) 2007-11-08 2007-11-08 Supercritical refrigerating cycle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009115415A true JP2009115415A (en) 2009-05-28

Family

ID=40625583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007290988A Pending JP2009115415A (en) 2007-11-08 2007-11-08 Supercritical refrigerating cycle

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2009115415A (en)
WO (1) WO2009060683A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166172A (en) * 1994-12-14 1996-06-25 Sanyo Electric Co Ltd Refrigerating equipment
JP2004012127A (en) * 2003-10-02 2004-01-15 Mitsubishi Electric Corp Refrigerator using inflammable refrigerant
JP4595717B2 (en) * 2005-05-24 2010-12-08 株式会社デンソー Vapor compression refrigeration cycle using ejector
JP2007032949A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Showa Denko Kk Heat exchanger
JP3982545B2 (en) * 2005-09-22 2007-09-26 ダイキン工業株式会社 Air conditioner

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009060683A1 (en) 2009-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3988780B2 (en) Refrigeration equipment
US7716934B2 (en) Air conditioning device
JP6292480B2 (en) Refrigeration equipment
JP5956743B2 (en) Air conditioner
JP5531045B2 (en) Cooling system
JP6606194B2 (en) air compressor
JP5681549B2 (en) Refrigeration cycle method
JPH1194380A (en) Refrigeration cycle
JP6264688B2 (en) Refrigeration equipment
KR20140059616A (en) Air conditioner system for vehicle
JP2007218459A (en) Refrigerating cycle device and cool box
JP2008057807A (en) Refrigerating cycle, and air conditioner and refrigerator using the same
JP2007315687A (en) Refrigerating cycle
JP2015148406A (en) Refrigeration device
JP2015148407A (en) Refrigeration device
JP3443702B2 (en) Heat pump water heater
JP2006336943A (en) Refrigeration system, and cold insulation box
JP6388260B2 (en) Refrigeration equipment
JP2007263390A (en) Refrigerating cycle device
JP2013064573A (en) Refrigerating apparatus for container
JP2007187358A (en) Refrigerating system and cold insulation device
JP2009103385A (en) Accumulator for supercritical refrigerating cycle
JP2014112008A (en) Refrigerator
JP2009115415A (en) Supercritical refrigerating cycle
EP3999791B1 (en) Chiller system with multiple compressors