JPH11173687A - 超臨界冷凍サイクル - Google Patents
超臨界冷凍サイクルInfo
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- JPH11173687A JPH11173687A JP34313097A JP34313097A JPH11173687A JP H11173687 A JPH11173687 A JP H11173687A JP 34313097 A JP34313097 A JP 34313097A JP 34313097 A JP34313097 A JP 34313097A JP H11173687 A JPH11173687 A JP H11173687A
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超臨界ガスインジェクション冷凍サイクルに
おいて、車両への搭載性を向上させる。 【解決手段】 圧力制御弁３と遠心式気液分離器４とを
一体化する。これにより、超臨界冷凍サイクルの部品点
数を減らすことができるので、組み付け性を向上させて
車両への搭載性を向上させることができる。
おいて、車両への搭載性を向上させる。 【解決手段】 圧力制御弁３と遠心式気液分離器４とを
一体化する。これにより、超臨界冷凍サイクルの部品点
数を減らすことができるので、組み付け性を向上させて
車両への搭載性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱器内の圧力が
冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルに関するも
ので、空調装置に用いて有効である。
冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルに関するも
ので、空調装置に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】超臨界冷凍サイクルは作動圧力が高圧で
るため、フロンを冷媒とする冷凍サイクルに比べて、冷
凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低い。ところで、成
績係数を向上させる手段としては、例えば特開平５−３
０２７６７号公報に記載のごとく、放熱器（凝縮器）か
ら流出する冷媒を２段分けて減圧するとともに、１段目
で減圧された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、そ
の分離された気相冷媒および蒸発器から流出する冷媒を
圧縮機にて吸入圧縮するガスインジェクションサイクル
が知られている。
るため、フロンを冷媒とする冷凍サイクルに比べて、冷
凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低い。ところで、成
績係数を向上させる手段としては、例えば特開平５−３
０２７６７号公報に記載のごとく、放熱器（凝縮器）か
ら流出する冷媒を２段分けて減圧するとともに、１段目
で減圧された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、そ
の分離された気相冷媒および蒸発器から流出する冷媒を
圧縮機にて吸入圧縮するガスインジェクションサイクル
が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載のガスインジェクションサイクルは、フロンを冷媒と
する冷凍サイクルを前提に考案されているので、超臨界
冷凍サイクルには、そのまま適用することができない。
本発明は、上記点に鑑み、従来と異なる新規な超臨界冷
凍サイクルを提供することを目的とする。
載のガスインジェクションサイクルは、フロンを冷媒と
する冷凍サイクルを前提に考案されているので、超臨界
冷凍サイクルには、そのまま適用することができない。
本発明は、上記点に鑑み、従来と異なる新規な超臨界冷
凍サイクルを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、遠心式気液分離器（４）と圧力制御弁
（３）とを一体化したことを特徴とする。これにより、
超臨界冷凍サイクルの部品点数を減らすことができるの
で、組み付け性を向上させて車両への搭載性を向上させ
ることができる。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、遠心式気液分離器（４）と圧力制御弁
（３）とを一体化したことを特徴とする。これにより、
超臨界冷凍サイクルの部品点数を減らすことができるの
で、組み付け性を向上させて車両への搭載性を向上させ
ることができる。
【０００５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本実施形態に係る超臨界冷
凍サイクルの模式図である。そして、１は車両走行用エ
ンジン（図示せず）から駆動力を得て、冷媒（本実施形
態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、２は
圧縮機１から吐出する冷媒を冷却する放熱器（ガスクー
ラ）である。
凍サイクルの模式図である。そして、１は車両走行用エ
ンジン（図示せず）から駆動力を得て、冷媒（本実施形
態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、２は
圧縮機１から吐出する冷媒を冷却する放熱器（ガスクー
ラ）である。
【０００７】３は放熱器２の出口側の冷媒温度に基づい
て放熱器２出口側の圧力を機械的に制御するとともに、
放熱器２から流出する高圧冷媒を所定圧力まで減圧する
圧力制御弁であり、４は圧力制御弁３から流出する冷媒
を気相冷媒と液相冷媒とに分離する遠心式気液分離器
（以下、分離器と略す。）である。そして、本実施形態
では、後述するように、圧力制御弁３および分離器４
は、互いに一体化されている。
て放熱器２出口側の圧力を機械的に制御するとともに、
放熱器２から流出する高圧冷媒を所定圧力まで減圧する
圧力制御弁であり、４は圧力制御弁３から流出する冷媒
を気相冷媒と液相冷媒とに分離する遠心式気液分離器
（以下、分離器と略す。）である。そして、本実施形態
では、後述するように、圧力制御弁３および分離器４
は、互いに一体化されている。
【０００８】また、５は分離器４から流出する液相冷媒
を減圧するキャピラリーチューブ等の固定絞り手段であ
り、６は固定絞り手段５から流出する低圧の液相冷媒を
蒸発させる蒸発器であリ、７は蒸発器６から流出する冷
媒のうち気相冷媒を圧縮機１に向けて流出するアキュー
ムレータである。そして、圧縮機１には、分離器４にて
分離された気相冷媒を吸入するインジェクションポート
（図示せず）と、アキュームレータ７から流出する気相
冷媒を吸入する吸入ポート（図示せず）とが形成されて
おり、両ポートから吸入した冷媒は、再び圧縮されて放
熱器２に向けて吐出される。
を減圧するキャピラリーチューブ等の固定絞り手段であ
り、６は固定絞り手段５から流出する低圧の液相冷媒を
蒸発させる蒸発器であリ、７は蒸発器６から流出する冷
媒のうち気相冷媒を圧縮機１に向けて流出するアキュー
ムレータである。そして、圧縮機１には、分離器４にて
分離された気相冷媒を吸入するインジェクションポート
（図示せず）と、アキュームレータ７から流出する気相
冷媒を吸入する吸入ポート（図示せず）とが形成されて
おり、両ポートから吸入した冷媒は、再び圧縮されて放
熱器２に向けて吐出される。
【０００９】次に、圧力制御弁３について述べる。図２
中、３０１、３０２は放熱器２から固定絞り手段５に至
る冷媒流路３０３の一部を形成する第１、２ケーシング
であり、両ケーシング３０１、３０２により形成された
空間（冷媒流路３０３）内には、圧力制御弁本体（エレ
メントケース）３０４が第１コイルバネ（第１弾性手
段）３０５により第２ケーシング３０２に向けて押圧さ
れて配設固定されている。
中、３０１、３０２は放熱器２から固定絞り手段５に至
る冷媒流路３０３の一部を形成する第１、２ケーシング
であり、両ケーシング３０１、３０２により形成された
空間（冷媒流路３０３）内には、圧力制御弁本体（エレ
メントケース）３０４が第１コイルバネ（第１弾性手
段）３０５により第２ケーシング３０２に向けて押圧さ
れて配設固定されている。
【００１０】圧力制御弁本体３０４のうち３０６は、冷
媒流路３０３を上流側空間３０３ａと下流側空間３０３
ｂに仕切る略円筒状の隔壁部材であり、この隔壁部材３
０６には、両空間３０３ａ、３０３ｂを連通させる弁口
３０７が形成されている。そして、３０８は弁口３０７
を開閉する針状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）
であり、この弁体３０８は、後述するダイヤフラムの変
位に連動して、自身の長手方向に稼動変位する。
媒流路３０３を上流側空間３０３ａと下流側空間３０３
ｂに仕切る略円筒状の隔壁部材であり、この隔壁部材３
０６には、両空間３０３ａ、３０３ｂを連通させる弁口
３０７が形成されている。そして、３０８は弁口３０７
を開閉する針状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）
であり、この弁体３０８は、後述するダイヤフラムの変
位に連動して、自身の長手方向に稼動変位する。
【００１１】また、上流側空間３０３ａには、密閉空間
（ガス封入室）３０９が形成されており、この密閉空間
３０９は、密閉空間３０９内外の圧力差に応じて変形変
位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム
（変位部材）３１０、およびダイヤフラム３１０の厚み
方向一端側に配設されたステンレス製のダイヤフラム上
側支持部材３１１から形成されている。
（ガス封入室）３０９が形成されており、この密閉空間
３０９は、密閉空間３０９内外の圧力差に応じて変形変
位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム
（変位部材）３１０、およびダイヤフラム３１０の厚み
方向一端側に配設されたステンレス製のダイヤフラム上
側支持部材３１１から形成されている。
【００１２】一方、ダイヤフラム３１０の厚み方向他端
側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部
材と略す。）３１１と共にダイヤフラム３１０を保持固
定するステンレス製のダイヤフラム下側支持部材３１２
が配設されており、このダイヤフラム下側支持部材（以
下、下側支持部材と略す。）３１２は隔壁部材３０６に
ネジ固定されている。なお、両支持部材３１１、３１２
およびダイヤフラム３１０は溶接固定されている。
側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部
材と略す。）３１１と共にダイヤフラム３１０を保持固
定するステンレス製のダイヤフラム下側支持部材３１２
が配設されており、このダイヤフラム下側支持部材（以
下、下側支持部材と略す。）３１２は隔壁部材３０６に
ネジ固定されている。なお、両支持部材３１１、３１２
およびダイヤフラム３１０は溶接固定されている。
【００１３】また、ダイヤフラム３１０の厚み方向一端
側（密閉空間３０９内）には、ダイヤフラム３１０を介
して弁体３０８に対して弁口３０７を閉じる向きの弾性
力を作用させる第２コイルバネ（第２弾性手段）３１３
が配設されており、一方、ダイヤフラム３１０の厚み方
向他端側には、弁体３０８に対して弁口３０７を開く向
きの弾性力を作用させる第３コイルバネ（第３弾性手
段）３１４が配設されている。
側（密閉空間３０９内）には、ダイヤフラム３１０を介
して弁体３０８に対して弁口３０７を閉じる向きの弾性
力を作用させる第２コイルバネ（第２弾性手段）３１３
が配設されており、一方、ダイヤフラム３１０の厚み方
向他端側には、弁体３０８に対して弁口３０７を開く向
きの弾性力を作用させる第３コイルバネ（第３弾性手
段）３１４が配設されている。
【００１４】また、３１５は第２コイルバネ３１３のば
ね座を兼ねるプレート（剛体）であり、このプレート３
１５は、ダイヤフラム３１０より剛性が高くなるように
所定の厚みを有して金属にて構成されている。そして、
プレート３１５は、上側支持部材３１１に形成された段
付き部（ストッパ部）３１１ａに接触することにより、
ダイヤフラム３１０が、その厚み方向一端側（密閉空間
３０９側）に向けて所定値以上に変位することを規制し
ている。
ね座を兼ねるプレート（剛体）であり、このプレート３
１５は、ダイヤフラム３１０より剛性が高くなるように
所定の厚みを有して金属にて構成されている。そして、
プレート３１５は、上側支持部材３１１に形成された段
付き部（ストッパ部）３１１ａに接触することにより、
ダイヤフラム３１０が、その厚み方向一端側（密閉空間
３０９側）に向けて所定値以上に変位することを規制し
ている。
【００１５】なお、プレート３１５および弁体３０８
は、第２、３コイルバネ３１３、３１４により互いにダ
イヤフラム３１０に向けて押し付けられているので、プ
レート３１５、弁体３０８およびダイヤフラム３１０は
互いに接触した状態で一体的に変位（稼働）する。とこ
ろで、３１６は第３コイルバネ３１４が弁体３０８に対
して作用させる弾性力を調節するとともに、第３コイル
バネ４１４のバネ座を兼ねる調節ネジ（弾性力調節機
構）であり、この調節ネジ３１６は、隔壁部材３０６に
形成された雌ねじにネジ結合している。因みに、第２、
３コイルバネ３１３、３１４による初期荷重（弁口３０
７を閉じた状態での弾性力）は、ダイヤフラム３１０で
の圧力換算で約１ＭＰａである。
は、第２、３コイルバネ３１３、３１４により互いにダ
イヤフラム３１０に向けて押し付けられているので、プ
レート３１５、弁体３０８およびダイヤフラム３１０は
互いに接触した状態で一体的に変位（稼働）する。とこ
ろで、３１６は第３コイルバネ３１４が弁体３０８に対
して作用させる弾性力を調節するとともに、第３コイル
バネ４１４のバネ座を兼ねる調節ネジ（弾性力調節機
構）であり、この調節ネジ３１６は、隔壁部材３０６に
形成された雌ねじにネジ結合している。因みに、第２、
３コイルバネ３１３、３１４による初期荷重（弁口３０
７を閉じた状態での弾性力）は、ダイヤフラム３１０で
の圧力換算で約１ＭＰａである。
【００１６】また、３１７は密閉空間３０９内外に渡っ
て上側支持部材３１１を貫通し、密閉空間３０９内に冷
媒を封入するための封入管（貫通部材）であり、この封
入管３１７は、ステンレス製の上側支持部材３１１より
熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。そし
て、封入管３１７は、弁口３０７が閉じられた状態にお
ける密閉空間３０９内体積に対して約６００ｋｇ／ｍ3
の密度で封入した後、その端部を溶接等の接合手段によ
り閉塞される。
て上側支持部材３１１を貫通し、密閉空間３０９内に冷
媒を封入するための封入管（貫通部材）であり、この封
入管３１７は、ステンレス製の上側支持部材３１１より
熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。そし
て、封入管３１７は、弁口３０７が閉じられた状態にお
ける密閉空間３０９内体積に対して約６００ｋｇ／ｍ3
の密度で封入した後、その端部を溶接等の接合手段によ
り閉塞される。
【００１７】ここで、圧力制御弁３の作動の概略につい
て述べる。密閉空間３０９内には、約６００ｋｇ／ｍ3
で冷媒が封入されているので、密閉空間３０９内圧と温
度とは、図３に示される６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に
沿って変化する。したがって、例えば密閉空間３０９内
温度が２０℃の場合には、その内圧は約５．８ＭＰａで
ある。また、弁体３０８には、密閉空間３０９内圧と第
２、３コイルバネ３１３、３１４による初期荷重とが同
時に作用しているので、その作用圧力は約６．８ＭＰａ
である。
て述べる。密閉空間３０９内には、約６００ｋｇ／ｍ3
で冷媒が封入されているので、密閉空間３０９内圧と温
度とは、図３に示される６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に
沿って変化する。したがって、例えば密閉空間３０９内
温度が２０℃の場合には、その内圧は約５．８ＭＰａで
ある。また、弁体３０８には、密閉空間３０９内圧と第
２、３コイルバネ３１３、３１４による初期荷重とが同
時に作用しているので、その作用圧力は約６．８ＭＰａ
である。
【００１８】したがって、放熱器２側である上流側空間
３０３ａの圧力が６．８ＭＰａ以下の場合には、弁口３
０７は弁体３０８によって閉止され、また、上流側空間
３０３ａの圧力が６．８ＭＰａを越えると、弁口３０７
は開弁する。同様に、例えば密閉空間３０９内温度が４
０℃の場合には、密閉空間３０９内圧は図３より約９．
７ＭＰａであり、弁体３０８に作用する作用力は約１
０．７ＭＰａである。したがって、上流側空間３０３ａ
の圧力が１０．７ＭＰａ以下の場合には、弁口３０７は
弁体３０８によって閉止され、また、上流側空間３０３
ａの圧力が１０．７ＭＰａを越えると、弁口３０７は開
弁する。
３０３ａの圧力が６．８ＭＰａ以下の場合には、弁口３
０７は弁体３０８によって閉止され、また、上流側空間
３０３ａの圧力が６．８ＭＰａを越えると、弁口３０７
は開弁する。同様に、例えば密閉空間３０９内温度が４
０℃の場合には、密閉空間３０９内圧は図３より約９．
７ＭＰａであり、弁体３０８に作用する作用力は約１
０．７ＭＰａである。したがって、上流側空間３０３ａ
の圧力が１０．７ＭＰａ以下の場合には、弁口３０７は
弁体３０８によって閉止され、また、上流側空間３０３
ａの圧力が１０．７ＭＰａを越えると、弁口３０７は開
弁する。
【００１９】次に、分離器４について述べる。第２ケー
シング３０２には、図２に示すように、弁口３０７から
固定絞り手段５に至る円柱状の冷媒流路３０３ｃが形成
されており、この冷媒流路３０３ｃのうち弁口３０７の
開口方向と直交する方向に相当する部位には、円筒状の
パイプ部材４１が配設されている。
シング３０２には、図２に示すように、弁口３０７から
固定絞り手段５に至る円柱状の冷媒流路３０３ｃが形成
されており、この冷媒流路３０３ｃのうち弁口３０７の
開口方向と直交する方向に相当する部位には、円筒状の
パイプ部材４１が配設されている。
【００２０】そして、図４に示すように、弁口３０７か
ら流出した冷媒が、パイプ部材４１と冷媒流路３０３ｃ
との間を旋回するため、その旋回に伴う遠心力により、
気相冷媒より密度の大きい液相冷媒が冷媒流路３０３ｃ
の内壁に付着し、気相冷媒と液相冷媒とが分離される。
なお、気相冷媒はパイプ部材４１より圧縮機１に流通
し、液相冷媒は固定絞り手段５に流通する。
ら流出した冷媒が、パイプ部材４１と冷媒流路３０３ｃ
との間を旋回するため、その旋回に伴う遠心力により、
気相冷媒より密度の大きい液相冷媒が冷媒流路３０３ｃ
の内壁に付着し、気相冷媒と液相冷媒とが分離される。
なお、気相冷媒はパイプ部材４１より圧縮機１に流通
し、液相冷媒は固定絞り手段５に流通する。
【００２１】ここで、超臨界冷凍サイクルの作動につい
て述べておく。超臨界冷凍サイクルの作動は、原理的に
は、フロンを使用した従来の冷凍サイクルの作動と同じ
である。すなわち、図３（二酸化炭素のモリエル線図）
のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ａ（破線）で示される
ように、圧縮機１で気相状態の冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ−
Ｃ）、この高温高圧の超臨界状態の冷媒を放熱器２にて
冷却する（Ｃ−Ｄ）。そして、圧力制御弁３および固定
絞り手段５により減圧して（Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ）、気液２
相状態となった冷媒を蒸発させて（Ｇ−Ａ）、空気を冷
却する。気相冷媒は圧縮機１にインジェクションされ
る。
て述べておく。超臨界冷凍サイクルの作動は、原理的に
は、フロンを使用した従来の冷凍サイクルの作動と同じ
である。すなわち、図３（二酸化炭素のモリエル線図）
のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ａ（破線）で示される
ように、圧縮機１で気相状態の冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ−
Ｃ）、この高温高圧の超臨界状態の冷媒を放熱器２にて
冷却する（Ｃ−Ｄ）。そして、圧力制御弁３および固定
絞り手段５により減圧して（Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ）、気液２
相状態となった冷媒を蒸発させて（Ｇ−Ａ）、空気を冷
却する。気相冷媒は圧縮機１にインジェクションされ
る。
【００２２】因みに、超臨界状態とは、密度が液密度と
略同等でありながら、ＣＯ2 分子が気相状態のように運
動する状態をいう。しかし、冷媒（二酸化炭素）の臨界
温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ
１２では１１２℃）と比べて低いので、夏場等では放熱
器２側での冷媒温度が冷媒の臨界点温度より高くなって
しまう。つまり、放熱器２出口側においても冷媒は凝縮
しない（線分ＣＤが飽和液線ＳＬと交差しない）。
略同等でありながら、ＣＯ2 分子が気相状態のように運
動する状態をいう。しかし、冷媒（二酸化炭素）の臨界
温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ
１２では１１２℃）と比べて低いので、夏場等では放熱
器２側での冷媒温度が冷媒の臨界点温度より高くなって
しまう。つまり、放熱器２出口側においても冷媒は凝縮
しない（線分ＣＤが飽和液線ＳＬと交差しない）。
【００２３】また、放熱器２出口側（Ｄ点）の状態は、
圧縮機１の吐出圧力と放熱器２出口側での冷媒温度とに
よって決定され、放熱器２出口側での冷媒温度は、放熱
器２の放熱能力と外気温度とによって決定する。そし
て、外気温度は制御することができないので、放熱器２
出口側での冷媒温度は、実質的に制御することができな
い。
圧縮機１の吐出圧力と放熱器２出口側での冷媒温度とに
よって決定され、放熱器２出口側での冷媒温度は、放熱
器２の放熱能力と外気温度とによって決定する。そし
て、外気温度は制御することができないので、放熱器２
出口側での冷媒温度は、実質的に制御することができな
い。
【００２４】したがって、放熱器２出口側（Ｄ点）の状
態は、圧縮機１の吐出圧力（放熱器２出口側圧力）を制
御することによって制御可能となる。つまり、夏場等の
外気温度が高い場合に、十分な冷却能力（エンタルピ
差）を確保するためには、図３の実線で示されるよう
に、放熱器２出口側圧力を高くする必要がある。そし
て、本実施形態では、密閉空間３０９には冷媒が約６０
０ｋｇ／ｍ3 の密度で封入されているので、放熱器２の
出口側の圧力は、約６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿っ
て制御されることとなる。
態は、圧縮機１の吐出圧力（放熱器２出口側圧力）を制
御することによって制御可能となる。つまり、夏場等の
外気温度が高い場合に、十分な冷却能力（エンタルピ
差）を確保するためには、図３の実線で示されるよう
に、放熱器２出口側圧力を高くする必要がある。そし
て、本実施形態では、密閉空間３０９には冷媒が約６０
０ｋｇ／ｍ3 の密度で封入されているので、放熱器２の
出口側の圧力は、約６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿っ
て制御されることとなる。
【００２５】ところで、放熱器２出口側圧力を高くする
には、前述のように圧縮機１の吐出圧力を高くしなけれ
ばならないので、圧縮機１の圧縮仕事（圧縮過程のエン
タルピ変化量ΔＬ）が増加する。したがって、蒸発過程
（Ｄ−Ａ）のエンタルピ変化量Δｉの増加量より圧縮過
程（Ａ−Ｂ）のエンタルピ変化量ΔＬの増加量が大きい
場合には、超臨界冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ＝Δ
ｉ／ΔＬ）が悪化してしまう。
には、前述のように圧縮機１の吐出圧力を高くしなけれ
ばならないので、圧縮機１の圧縮仕事（圧縮過程のエン
タルピ変化量ΔＬ）が増加する。したがって、蒸発過程
（Ｄ−Ａ）のエンタルピ変化量Δｉの増加量より圧縮過
程（Ａ−Ｂ）のエンタルピ変化量ΔＬの増加量が大きい
場合には、超臨界冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ＝Δ
ｉ／ΔＬ）が悪化してしまう。
【００２６】そこで、例えば放熱器２出口側での冷媒温
度を４０℃として、放熱器２出口側での冷媒 圧力と成
績係数と関係を図３を用いて試算すれば、図５の実線に
示すように、圧力Ｐ1 （約１０ＭＰａ）において成績係
数が最大となる。同様に、放熱器２出口側での冷媒温度
を３５℃とした場合には、図５の破線で示すように、圧
力Ｐ2 （約９．０ＭＰａ）において成績係数が最大とな
る。
度を４０℃として、放熱器２出口側での冷媒 圧力と成
績係数と関係を図３を用いて試算すれば、図５の実線に
示すように、圧力Ｐ1 （約１０ＭＰａ）において成績係
数が最大となる。同様に、放熱器２出口側での冷媒温度
を３５℃とした場合には、図５の破線で示すように、圧
力Ｐ2 （約９．０ＭＰａ）において成績係数が最大とな
る。
【００２７】以上のようにして、放熱器２出口側の冷媒
温度と成績係数が最大となる圧力とを算出し、この結果
を図３上に描けば、図３の太い実線ηmax （以下、最適
制御線と呼ぶ。）に示すようになる。そして、図３から
明らかなように、最適制御線ηmax と約６００ｋｇ／ｍ
3 の等密度線とが略一致していることから、本実施形態
では、成績係数を高く維持しながら超臨界冷凍サイクル
を稼動させることができる。
温度と成績係数が最大となる圧力とを算出し、この結果
を図３上に描けば、図３の太い実線ηmax （以下、最適
制御線と呼ぶ。）に示すようになる。そして、図３から
明らかなように、最適制御線ηmax と約６００ｋｇ／ｍ
3 の等密度線とが略一致していることから、本実施形態
では、成績係数を高く維持しながら超臨界冷凍サイクル
を稼動させることができる。
【００２８】次に、本実施形態の特徴述べる。本実施形
態によれば、分離器４と圧力制御弁３とが一体化されて
いるので、両者４、３を別体化して配管で接続するもの
に比べて、部品点数が少なくなるので、超臨界冷凍サイ
クルの組み立て工数低減を図ることができる。したがっ
て、車両への組み付け性を向上させることができるとと
もに、超臨界冷凍サイクルの製造原価低減を図ることが
できる。
態によれば、分離器４と圧力制御弁３とが一体化されて
いるので、両者４、３を別体化して配管で接続するもの
に比べて、部品点数が少なくなるので、超臨界冷凍サイ
クルの組み立て工数低減を図ることができる。したがっ
て、車両への組み付け性を向上させることができるとと
もに、超臨界冷凍サイクルの製造原価低減を図ることが
できる。
【００２９】ところで、本発明に係る超臨界冷凍サイク
ルに適用される、圧力制御弁３の変位部材はダイヤフラ
ム３１０に限定されるものではなく、蛇腹状のベローズ
を用いてもよい。また、放熱器２出口側の冷媒温度およ
び冷媒圧力を温度センサおよび圧力センサにより検出
し、この検出値基づいて、放熱器２出口側の冷媒温度お
よび冷媒圧力とが最適制御線ηmax となるように制御し
てもよい。
ルに適用される、圧力制御弁３の変位部材はダイヤフラ
ム３１０に限定されるものではなく、蛇腹状のベローズ
を用いてもよい。また、放熱器２出口側の冷媒温度およ
び冷媒圧力を温度センサおよび圧力センサにより検出
し、この検出値基づいて、放熱器２出口側の冷媒温度お
よび冷媒圧力とが最適制御線ηmax となるように制御し
てもよい。
【図１】超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２】圧力制御弁の断面図である。
【図３】二酸化炭素のモリエル線図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】成績係数と放熱器出口側の冷媒圧力との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
１…圧縮機、２…放熱器、３…圧力制御弁、４…遠心式
気液分離器、５…固定絞り手段、６…蒸発器、７…アキ
ュームレータ。
気液分離器、５…固定絞り手段、６…蒸発器、７…アキ
ュームレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 幸克 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 内田 和秀 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、 前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却し、内圧が前
記冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、 前記放熱器（２）の出口側の冷媒温度に基づいて前記放
熱器（２）の出口側の冷媒圧力を制御するとともに、前
記放熱器（２）から流出する冷媒を所定圧力まで減圧す
る圧力制御弁（３）と、 前記圧力制御弁（３）から流出する冷媒を、遠心力にて
気相冷媒と液相冷媒とに分離する遠心式気液分離器
（４）と、 前記遠心式気液分離器（４）にて分離された液冷媒を減
圧する固定絞り手段（５）と、 前記固定絞り手段（５）から流出する液相冷媒を蒸発さ
せる蒸発器（６）と、前記蒸発器（６）から流出する冷
媒のうち気相冷媒を流出するアキュームレータ（７）と
を有し、 前記圧縮機（１）は、前記アキュームレータ（７）から
流出する気相冷媒と前記遠心式気液分離器（４）にて分
離された気相冷媒とを吸入圧縮して前記放熱器（２）に
向けて吐出し、 さらに、前記遠心式気液分離器（４）と前記圧力制御弁
（３）とは一体化されていることを特徴とする超臨界冷
凍サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34313097A JPH11173687A (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 超臨界冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34313097A JPH11173687A (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 超臨界冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173687A true JPH11173687A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18359156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34313097A Pending JPH11173687A (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 超臨界冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11173687A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017175727A1 (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | 統合弁装置 |
-
1997
- 1997-12-12 JP JP34313097A patent/JPH11173687A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017175727A1 (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | 統合弁装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040412 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050921 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051213 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060209 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060801 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |