JPH11248272A - 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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- JPH11248272A JPH11248272A JP35815298A JP35815298A JPH11248272A JP H11248272 A JPH11248272 A JP H11248272A JP 35815298 A JP35815298 A JP 35815298A JP 35815298 A JP35815298 A JP 35815298A JP H11248272 A JPH11248272 A JP H11248272A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- 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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/063—Feed forward expansion valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱器出口側の圧力が過度に上昇することを
防止して、超臨界サイクルを保護する。 【解決手段】 圧力制御弁３００を迂回するバイパス通
路３１０にリリーフ弁３２０が配設する。これにより、
放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が過度に上昇すること
を防止できるので、ＣＯ2 サイクルを保護することがで
きる。
防止して、超臨界サイクルを保護する。 【解決手段】 圧力制御弁３００を迂回するバイパス通
路３１０にリリーフ弁３２０が配設する。これにより、
放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が過度に上昇すること
を防止できるので、ＣＯ2 サイクルを保護することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧側の圧力が冷
媒の臨界圧力を超える蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、
超臨界冷凍サイクルと呼ぶ。）に関するもので、二酸化
炭素（ＣＯ2 ）を冷媒とする超臨界サイクル（以下、Ｃ
Ｏ2 サイクルと呼ぶ。）に適用して有効である。
媒の臨界圧力を超える蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、
超臨界冷凍サイクルと呼ぶ。）に関するもので、二酸化
炭素（ＣＯ2 ）を冷媒とする超臨界サイクル（以下、Ｃ
Ｏ2 サイクルと呼ぶ。）に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯ2 サイクルは、特表平３−５０３２
０６号公報に記載のごとく、放熱器（ガスクーラ）出口
側のＣＯ2 温度の上昇に応じて放熱器出口側のＣＯ2 圧
力を上昇させる必要がある（図１１参照）。
０６号公報に記載のごとく、放熱器（ガスクーラ）出口
側のＣＯ2 温度の上昇に応じて放熱器出口側のＣＯ2 圧
力を上昇させる必要がある（図１１参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、ＣＯ2 サイクルを車両用空調装置に適用すべく、放
熱器出口側のＣＯ2 温度を機械的に検出して、その検出
に基づいて機械的に放熱器出口側のＣＯ2 圧力（弁開
度）を制御する圧力制御弁（図１２参照）を試作検討す
るとともに、種々の検討を重ねたところ、以下に述べる
問題が発生することが判明した。
は、ＣＯ2 サイクルを車両用空調装置に適用すべく、放
熱器出口側のＣＯ2 温度を機械的に検出して、その検出
に基づいて機械的に放熱器出口側のＣＯ2 圧力（弁開
度）を制御する圧力制御弁（図１２参照）を試作検討す
るとともに、種々の検討を重ねたところ、以下に述べる
問題が発生することが判明した。
【０００４】すなわち、本圧力制御弁３００は、圧縮機
が停止している場合には、弁体３０２に作用する弁口を
閉じる向きの力Ｆｃ（感温部３０１内の冷媒がダイヤフ
ラム３０１ａを押す力＋バネ３０４の力）が、弁口３０
３を開けようとする力Ｆｏ（ＣＯ2 通路３３０ｃ内の冷
媒が弁体３０２を押す力）に勝るために閉じている。そ
して、日射やエンジンからの熱によって、圧力制御弁３
００が過熱されない場合には、圧縮機の起動後すぐにＦ
ｏ＞Ｆｃとなるので、圧縮機の起動と共に弁口３０３が
開いて放熱器出口側の圧力制御が開始される。
が停止している場合には、弁体３０２に作用する弁口を
閉じる向きの力Ｆｃ（感温部３０１内の冷媒がダイヤフ
ラム３０１ａを押す力＋バネ３０４の力）が、弁口３０
３を開けようとする力Ｆｏ（ＣＯ2 通路３３０ｃ内の冷
媒が弁体３０２を押す力）に勝るために閉じている。そ
して、日射やエンジンからの熱によって、圧力制御弁３
００が過熱されない場合には、圧縮機の起動後すぐにＦ
ｏ＞Ｆｃとなるので、圧縮機の起動と共に弁口３０３が
開いて放熱器出口側の圧力制御が開始される。
【０００５】これに対して、日射やエンジンからの熱に
よって、圧力制御弁３００が過熱された場合には、感温
部３０１内の圧力が上昇してＦｃがＦｃ＋αとなってい
るので、起動後、ＣＯ2 通路３３０ｃ内の圧力が上昇し
てＦｏがＦｏ＋αとなるまで弁口が開かず、この間に、
ＣＯ2 通路３３０ｃ内の圧力が過度に上昇してしまい、
ＣＯ2 サイクルの破損を招くおそれがある。
よって、圧力制御弁３００が過熱された場合には、感温
部３０１内の圧力が上昇してＦｃがＦｃ＋αとなってい
るので、起動後、ＣＯ2 通路３３０ｃ内の圧力が上昇し
てＦｏがＦｏ＋αとなるまで弁口が開かず、この間に、
ＣＯ2 通路３３０ｃ内の圧力が過度に上昇してしまい、
ＣＯ2 サイクルの破損を招くおそれがある。
【０００６】なお、この問題は、機械式の圧力制御弁に
固有な問題ではなく、温度センサの検出値に基づいて、
ステップモータなどの電気式アクチュエータにより開度
を制御する電気式の圧力制御弁においても発生し得る問
題である。本発明は、上記点に鑑み、放熱器出口側の圧
力が過度に上昇することを防止して、超臨界サイクルを
保護することを目的とする。
固有な問題ではなく、温度センサの検出値に基づいて、
ステップモータなどの電気式アクチュエータにより開度
を制御する電気式の圧力制御弁においても発生し得る問
題である。本発明は、上記点に鑑み、放熱器出口側の圧
力が過度に上昇することを防止して、超臨界サイクルを
保護することを目的とする。
【０００７】
【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、
３に記載の発明では、放熱器（２００）の出口側の圧力
が所定値以上となったときに、バイパス通路（３１０）
を開く弁手段（３２０）を有することを特徴とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１、
３に記載の発明では、放熱器（２００）の出口側の圧力
が所定値以上となったときに、バイパス通路（３１０）
を開く弁手段（３２０）を有することを特徴とする。
【０００８】これにより、放熱器（２００）出口側の冷
媒圧力が過度に上昇することを防止できるので、超臨界
冷凍サイクルを保護することができる。請求項２、３に
記載の発明では、放熱器（２００）の出口側と蒸発器
（４００）の入口側との圧力差（ΔＰ）が所定値以上と
なったときに、バイパス通路（３１０）を閉じる弁手段
（３４０）を有していることを特徴とする。
媒圧力が過度に上昇することを防止できるので、超臨界
冷凍サイクルを保護することができる。請求項２、３に
記載の発明では、放熱器（２００）の出口側と蒸発器
（４００）の入口側との圧力差（ΔＰ）が所定値以上と
なったときに、バイパス通路（３１０）を閉じる弁手段
（３４０）を有していることを特徴とする。
【０００９】これにより、圧縮機（１００）が停止して
いるときは、超臨界冷凍サイクル内の圧力が均一化して
いるため、弁手段（３４０）は開いている。このため、
エンジンからの熱および日射などにより冷媒が加熱され
て、圧力制御弁（３００）の開度が縮小した状態で圧縮
機（１００）を再起動しても、弁手段（３４０）が開い
てバイパス通路（３１０）が連通しているので、放熱器
（２００）出口側の圧力が過度に上昇してしまうことを
防止できる。延いては、超臨界冷凍サイクルを保護する
ことができる。
いるときは、超臨界冷凍サイクル内の圧力が均一化して
いるため、弁手段（３４０）は開いている。このため、
エンジンからの熱および日射などにより冷媒が加熱され
て、圧力制御弁（３００）の開度が縮小した状態で圧縮
機（１００）を再起動しても、弁手段（３４０）が開い
てバイパス通路（３１０）が連通しているので、放熱器
（２００）出口側の圧力が過度に上昇してしまうことを
防止できる。延いては、超臨界冷凍サイクルを保護する
ことができる。
【００１０】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一例
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一例
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本実施形
態に係るＣＯ2 サイクルの模式図であり、１００はＣＯ
2 （冷媒）を圧縮する圧縮機であり、２００は圧縮機１
００にて圧縮されたＣＯ2 を冷却する放熱器（ガスクー
ラ）である。そして、放熱器２００の出口側には、放熱
器２００の出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器２００
の出口側圧力を制御する圧力制御弁３００が配設されて
おり、この圧力制御弁３００は高圧のＣＯ2 を減圧する
減圧器も兼ねている。４００は圧力制御弁３００にて減
圧されたＣＯ2 の液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。
態に係るＣＯ2 サイクルの模式図であり、１００はＣＯ
2 （冷媒）を圧縮する圧縮機であり、２００は圧縮機１
００にて圧縮されたＣＯ2 を冷却する放熱器（ガスクー
ラ）である。そして、放熱器２００の出口側には、放熱
器２００の出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器２００
の出口側圧力を制御する圧力制御弁３００が配設されて
おり、この圧力制御弁３００は高圧のＣＯ2 を減圧する
減圧器も兼ねている。４００は圧力制御弁３００にて減
圧されたＣＯ2 の液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。
【００１２】また、３１０は放熱器２００から流出する
ＣＯ2 を、圧力制御弁３００を迂回させて蒸発器４００
側に導くバイパス通路であり、このバイパス通路３１０
には、放熱器２００出口側の圧力が所定値（本実施形態
では約１５［ＭＰａ］）以上となったときに開くリリー
フ弁（弁手段）３２０が配設されている。次に、圧力制
御弁３００およびリリーフ弁３２０について述べる。
ＣＯ2 を、圧力制御弁３００を迂回させて蒸発器４００
側に導くバイパス通路であり、このバイパス通路３１０
には、放熱器２００出口側の圧力が所定値（本実施形態
では約１５［ＭＰａ］）以上となったときに開くリリー
フ弁（弁手段）３２０が配設されている。次に、圧力制
御弁３００およびリリーフ弁３２０について述べる。
【００１３】本実施形態では、図２示すように、両弁３
００、３２０は一体化されており、３３０ａ、３３０ｂ
は、両弁３００、３１０を収納するとともに、ＣＯ2 通
路３３０ｃを形成するケーシングである。そして、圧力
制御弁３００の基本構造は、周知の温度式膨張弁と同様
であり、３０１は冷媒温度を感知する感温部であり、こ
の感温部３０１は、薄膜状のダイヤフラム（圧力応動部
材）３０１ａ、およびダイヤフラム３０１ａと共に密閉
空間３０１ｃを形成するハウジング３０１ｂから構成さ
れている。
００、３２０は一体化されており、３３０ａ、３３０ｂ
は、両弁３００、３１０を収納するとともに、ＣＯ2 通
路３３０ｃを形成するケーシングである。そして、圧力
制御弁３００の基本構造は、周知の温度式膨張弁と同様
であり、３０１は冷媒温度を感知する感温部であり、こ
の感温部３０１は、薄膜状のダイヤフラム（圧力応動部
材）３０１ａ、およびダイヤフラム３０１ａと共に密閉
空間３０１ｃを形成するハウジング３０１ｂから構成さ
れている。
【００１４】なお、密閉空間３０１ｃ内には、ＣＯ2 の
温度が０℃での飽和液密度からＣＯ 2 の臨界点での飽和
液密度に至る範囲の密度（本実施形態では約６２５ｋｇ
／ｍ 3 ）で封入されている。また、３０１ｄは感温部３
０１（密閉空間３０１ｃ）にＣＯ2 を封入する封入管で
あり、この封入管３０１ｄは、ＣＯ2 通路３３０ｃ内の
ＣＯ2 温度に対して密閉空間３０１ｃ内のＣＯ2 温度を
時間差無く追従させるべく、銅などの熱伝導率の高い金
属製である。
温度が０℃での飽和液密度からＣＯ 2 の臨界点での飽和
液密度に至る範囲の密度（本実施形態では約６２５ｋｇ
／ｍ 3 ）で封入されている。また、３０１ｄは感温部３
０１（密閉空間３０１ｃ）にＣＯ2 を封入する封入管で
あり、この封入管３０１ｄは、ＣＯ2 通路３３０ｃ内の
ＣＯ2 温度に対して密閉空間３０１ｃ内のＣＯ2 温度を
時間差無く追従させるべく、銅などの熱伝導率の高い金
属製である。
【００１５】３０２は圧力制御弁３００の弁口３０３の
開度を調節するニードル弁体（以下、弁体と略す。）で
あり、弁体３０２はダイヤフラム３０１ａに接合されて
いる。このため、感温部３０１（密閉空間３０１ｃ内）
の温度上昇（内圧上昇）すると、弁体３０２は、弁口３
０３の開度を縮小させる向きに変位する。また、３０４
は圧力制御弁３００の閉弁圧を調節するバネ（弾性体）
であり、このバネ３０４の初期設定荷重は、調整ナット
３０５を回すことにより調節される。因みに、その初期
設定荷重（弁口３０３を閉じた状態での弾性力）は、Ｃ
Ｏ 2 が臨界圧力以下の凝縮域において、所定の過冷却度
（本実施形態では約１０℃）を有するように設定されて
おり、具体的には、初期設定荷重における、密閉空間３
０１ｃ内での圧力換算で約１［ＭＰａ］である。
開度を調節するニードル弁体（以下、弁体と略す。）で
あり、弁体３０２はダイヤフラム３０１ａに接合されて
いる。このため、感温部３０１（密閉空間３０１ｃ内）
の温度上昇（内圧上昇）すると、弁体３０２は、弁口３
０３の開度を縮小させる向きに変位する。また、３０４
は圧力制御弁３００の閉弁圧を調節するバネ（弾性体）
であり、このバネ３０４の初期設定荷重は、調整ナット
３０５を回すことにより調節される。因みに、その初期
設定荷重（弁口３０３を閉じた状態での弾性力）は、Ｃ
Ｏ 2 が臨界圧力以下の凝縮域において、所定の過冷却度
（本実施形態では約１０℃）を有するように設定されて
おり、具体的には、初期設定荷重における、密閉空間３
０１ｃ内での圧力換算で約１［ＭＰａ］である。
【００１６】したがって、圧力制御弁３００は、超臨界
領域では、６２５ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿うように、
放熱器２００出口側のＣＯ2 温度に基づいて、放熱器２
００出口側のＣＯ2 圧力を制御する。一方、リリーフ弁
３２０は、リリーフ弁３２０の弁口３２１よりＣＯ2 流
れ下流側に配設されて弁口３２１を開閉する弁体３２
２、および弁口３２１を閉じる向き力を弁体３２２に対
して作用させるバネ（弾性体）３２３から形成されてい
る。したがって、放熱器２００出口側（弁口３２１の上
流側）の圧力が所定値以上となったときに、弁口３２１
が開きバイパス通路３１０が連通する。
領域では、６２５ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿うように、
放熱器２００出口側のＣＯ2 温度に基づいて、放熱器２
００出口側のＣＯ2 圧力を制御する。一方、リリーフ弁
３２０は、リリーフ弁３２０の弁口３２１よりＣＯ2 流
れ下流側に配設されて弁口３２１を開閉する弁体３２
２、および弁口３２１を閉じる向き力を弁体３２２に対
して作用させるバネ（弾性体）３２３から形成されてい
る。したがって、放熱器２００出口側（弁口３２１の上
流側）の圧力が所定値以上となったときに、弁口３２１
が開きバイパス通路３１０が連通する。
【００１７】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、圧力制御弁３００を迂回するバイパス通
路３１０にリリーフ弁３２０が配設されているので、放
熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が過度に上昇することを
防止できる。したがって、超臨界冷凍サイクルを保護す
ることができる。
形態によれば、圧力制御弁３００を迂回するバイパス通
路３１０にリリーフ弁３２０が配設されているので、放
熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が過度に上昇することを
防止できる。したがって、超臨界冷凍サイクルを保護す
ることができる。
【００１８】（第２実施形態）上述の実施形態に係るリ
リーフ弁３２０では、放熱器２００出口側の圧力とバネ
３２３との釣り合いによってリリーフ弁３２０を開閉し
たが、本実施形態は、圧力と温度とが正の相関関係を有
することに着目してなされたものである。すなわち、図
３に示すように、本実施形態に係るリリーフ弁３２０で
は、所定温度（所定圧力に対応するＣＯ2 温度）の融点
を有するワックス材の体積変化（膨張）により、弁口３
２１を開閉するサーモスタット式弁を採用するものであ
る。
リーフ弁３２０では、放熱器２００出口側の圧力とバネ
３２３との釣り合いによってリリーフ弁３２０を開閉し
たが、本実施形態は、圧力と温度とが正の相関関係を有
することに着目してなされたものである。すなわち、図
３に示すように、本実施形態に係るリリーフ弁３２０で
は、所定温度（所定圧力に対応するＣＯ2 温度）の融点
を有するワックス材の体積変化（膨張）により、弁口３
２１を開閉するサーモスタット式弁を採用するものであ
る。
【００１９】なお、本実施形態は、圧力に代えて温度に
よりリリーフ弁３２０を開閉するものであるので、ワッ
クス材を用いたサーモスタット式弁に限定されるもので
はなく、形状記憶合金のごとく所定温度にて変化するも
のにてリリーフ弁３２０を開閉するものであってもよ
い。 （第３実施形態）上述の実施形態では、放熱器２００出
口側の圧力（又は温度）を機械的に検出してリリーフ弁
３２０を開閉したが、本実施形態は、電気的にリリーフ
弁３２０を構成したものである。
よりリリーフ弁３２０を開閉するものであるので、ワッ
クス材を用いたサーモスタット式弁に限定されるもので
はなく、形状記憶合金のごとく所定温度にて変化するも
のにてリリーフ弁３２０を開閉するものであってもよ
い。 （第３実施形態）上述の実施形態では、放熱器２００出
口側の圧力（又は温度）を機械的に検出してリリーフ弁
３２０を開閉したが、本実施形態は、電気的にリリーフ
弁３２０を構成したものである。
【００２０】すなわち、図４に示すように、放熱器２０
０出口側にＣＯ2 圧力を検出する圧力センサ３２４を配
設するとともに、バイパス通路３１０に電磁弁３２５を
配設し、圧力センサ３２４の検出圧力が所定値以上とな
ったときに電磁弁３２５を開くものである。なお、本実
施形態は、圧力センサ３２４に代えて温度センサとし、
この温度センサの検出値が所定値以上となったときに電
磁弁３２５を開くように制御してもよい。
０出口側にＣＯ2 圧力を検出する圧力センサ３２４を配
設するとともに、バイパス通路３１０に電磁弁３２５を
配設し、圧力センサ３２４の検出圧力が所定値以上とな
ったときに電磁弁３２５を開くものである。なお、本実
施形態は、圧力センサ３２４に代えて温度センサとし、
この温度センサの検出値が所定値以上となったときに電
磁弁３２５を開くように制御してもよい。
【００２１】（第４実施形態）上述の実施形態では、放
熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が所定値以上となったと
きに、バイパス通路３１０を開くリリーフ弁３２０を採
用したが、本実施形態では、リリーフ弁３２０に代え
て、放熱器２００出口側と蒸発器４００入口側との圧力
差ΔＰが所定値以上となったときに、バイパス通路３１
０を閉じる差圧弁３４０を採用したものである。
熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が所定値以上となったと
きに、バイパス通路３１０を開くリリーフ弁３２０を採
用したが、本実施形態では、リリーフ弁３２０に代え
て、放熱器２００出口側と蒸発器４００入口側との圧力
差ΔＰが所定値以上となったときに、バイパス通路３１
０を閉じる差圧弁３４０を採用したものである。
【００２２】差圧弁３４０は、図５に示すように、差圧
弁３４０の弁口３４１を開閉するニードル弁体（以下、
弁体と略す。）３４２を、弁口３４１よりＣＯ2 流れ上
流側に配設するとともに、弁体３４２に一体形成された
フランジ部３４２ａを介して弁口３４１を開く向きの力
を弁体３４２に及ぼすバネ３４３を配設して構成されて
いる。
弁３４０の弁口３４１を開閉するニードル弁体（以下、
弁体と略す。）３４２を、弁口３４１よりＣＯ2 流れ上
流側に配設するとともに、弁体３４２に一体形成された
フランジ部３４２ａを介して弁口３４１を開く向きの力
を弁体３４２に及ぼすバネ３４３を配設して構成されて
いる。
【００２３】なお、フランジ部３４２ａには、所定の圧
力損失を発生させるオリフィス３４２ｂが複数個形成さ
れているので、フランジ部３４２ａ前後で圧力差が発生
し、弁口３４１を閉じる向きに弁体３４２を変位させる
力が発生する。次に、本実施形態の特徴を述べる。差圧
弁３４０は圧力差ΔＰが所定値以上のときに閉じるの
で、圧縮機１００が停止しているときは、ＣＯ2 サイク
ル内の圧力が均一化しているため、差圧弁３４０は開い
ている。
力損失を発生させるオリフィス３４２ｂが複数個形成さ
れているので、フランジ部３４２ａ前後で圧力差が発生
し、弁口３４１を閉じる向きに弁体３４２を変位させる
力が発生する。次に、本実施形態の特徴を述べる。差圧
弁３４０は圧力差ΔＰが所定値以上のときに閉じるの
で、圧縮機１００が停止しているときは、ＣＯ2 サイク
ル内の圧力が均一化しているため、差圧弁３４０は開い
ている。
【００２４】このため、エンジンからの熱および日射な
どによりＣＯ2 が加熱された状態で圧縮機１００を再起
動しても、差圧弁３４０が開いてバイパス通路３１０が
連通しているので、放熱器２００出口側の圧力が過度に
上昇してしまうことを防止できる。なお、圧縮機１００
が起動し、ＣＯ2 が循環（流通）し始めると、前述のご
とく、フランジ部３４２ａ前後で圧力差が発生して弁体
３４２が変位するので、弁口３４１が閉じ、バイパス通
路３１０の連通状態が遮断される。
どによりＣＯ2 が加熱された状態で圧縮機１００を再起
動しても、差圧弁３４０が開いてバイパス通路３１０が
連通しているので、放熱器２００出口側の圧力が過度に
上昇してしまうことを防止できる。なお、圧縮機１００
が起動し、ＣＯ2 が循環（流通）し始めると、前述のご
とく、フランジ部３４２ａ前後で圧力差が発生して弁体
３４２が変位するので、弁口３４１が閉じ、バイパス通
路３１０の連通状態が遮断される。
【００２５】（第５実施形態）第１〜４実施形態では、
リリーフ弁３２０は、圧力制御弁３００にて減圧される
前のＣＯ2 と圧力制御弁３００にて減圧された後のＣＯ
2 との差圧によりバイパス通路３１０を開閉しているた
め、低圧側のＣＯ2 圧力の影響を受けて放熱器２００出
口側のＣＯ2 圧力が所定圧力（本実施形態では、１５Ｍ
Ｐａ）となってもバイパス通路３１０が開かない場合が
あり得る。
リリーフ弁３２０は、圧力制御弁３００にて減圧される
前のＣＯ2 と圧力制御弁３００にて減圧された後のＣＯ
2 との差圧によりバイパス通路３１０を開閉しているた
め、低圧側のＣＯ2 圧力の影響を受けて放熱器２００出
口側のＣＯ2 圧力が所定圧力（本実施形態では、１５Ｍ
Ｐａ）となってもバイパス通路３１０が開かない場合が
あり得る。
【００２６】そこで、本実施形態は、図６に示すよう
に、圧力制御弁３００にて減圧される前のＣＯ2 圧力
（放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力）と大気圧との差圧
に基づいてバイパス通路３１０を開閉するようにしたも
のである。これにより、圧力制御弁３００にて減圧され
た後のＣＯ2 圧力（低圧側のＣＯ 2 圧力）に影響される
ことなく、放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が所定圧力
以上となったときに確実にバイパス通路３１０を開くこ
とができる。
に、圧力制御弁３００にて減圧される前のＣＯ2 圧力
（放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力）と大気圧との差圧
に基づいてバイパス通路３１０を開閉するようにしたも
のである。これにより、圧力制御弁３００にて減圧され
た後のＣＯ2 圧力（低圧側のＣＯ 2 圧力）に影響される
ことなく、放熱器２００出口側のＣＯ2 圧力が所定圧力
以上となったときに確実にバイパス通路３１０を開くこ
とができる。
【００２７】したがって、放熱器２００出口側のＣＯ2
圧力が過度に上昇することを防止できるので、超臨界冷
凍サイクルを保護することができる。因みに、本実施形
態に係るリリーフ弁３２０では、バイパス通路３１０
（弁口３２１）を開閉する弁体３２２の一端側に放熱器
２００出口側のＣＯ2 圧力が作用し、他端側には大気圧
及びバネ３２３の弾性力が作用している。このため、弁
体３２２には、大気圧が作用する大気室３５０とバイパ
ス通路３２０側とを密閉するＯリング３５１が設けられ
ている。
圧力が過度に上昇することを防止できるので、超臨界冷
凍サイクルを保護することができる。因みに、本実施形
態に係るリリーフ弁３２０では、バイパス通路３１０
（弁口３２１）を開閉する弁体３２２の一端側に放熱器
２００出口側のＣＯ2 圧力が作用し、他端側には大気圧
及びバネ３２３の弾性力が作用している。このため、弁
体３２２には、大気圧が作用する大気室３５０とバイパ
ス通路３２０側とを密閉するＯリング３５１が設けられ
ている。
【００２８】ところで、上述の実施形態では、リリーフ
弁３２０および差圧弁３４０をケーシング３３０ａ、３
３０ｂ内に収納して圧力制御弁３００と一体化していた
が、本発明はこれらに限定されるものではなく、図７〜
１０に示すように、圧力制御弁３００とリリーフ弁３２
０等とを別体化してもよい。なお、図７は第１実施形態
に係るリリーフ弁３２０を用いた例であり、図８は第２
実施形態に係るリリーフ弁３２０を用いた例であり、図
９は第３実施形態に係るリリーフ弁３２０を用いた例で
あり、図１０は第４実施形態に係る差圧弁３４０を用い
た例である。
弁３２０および差圧弁３４０をケーシング３３０ａ、３
３０ｂ内に収納して圧力制御弁３００と一体化していた
が、本発明はこれらに限定されるものではなく、図７〜
１０に示すように、圧力制御弁３００とリリーフ弁３２
０等とを別体化してもよい。なお、図７は第１実施形態
に係るリリーフ弁３２０を用いた例であり、図８は第２
実施形態に係るリリーフ弁３２０を用いた例であり、図
９は第３実施形態に係るリリーフ弁３２０を用いた例で
あり、図１０は第４実施形態に係る差圧弁３４０を用い
た例である。
【００２９】また、上述の実施形態では、冷媒としてＣ
Ｏ2 を用いたが本発明に係る超臨界冷凍サイクルの冷媒
はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、
エタン、酸化窒素等でもよい。
Ｏ2 を用いたが本発明に係る超臨界冷凍サイクルの冷媒
はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、
エタン、酸化窒素等でもよい。
【図１】本発明に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧力制御弁およびリリーフ
弁の断面図である。
弁の断面図である。
【図３】第２実施形態に係る圧力制御弁およびリリーフ
弁の断面図である。
弁の断面図である。
【図４】第３実施形態に係る圧力制御弁およびリリーフ
弁の断面図である。
弁の断面図である。
【図５】第４実施形態に係る圧力制御弁および差圧弁の
断面図である。
断面図である。
【図６】第５実施形態に係る圧力制御弁および差圧弁の
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明の変形例に係る圧力制御弁およびリリー
フ弁の断面図である。
フ弁の断面図である。
【図８】本発明の変形例に係る圧力制御弁およびリリー
フ弁の断面図である。
フ弁の断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る圧力制御弁およびリリー
フ弁の断面図である。
フ弁の断面図である。
【図１０】本発明の変形例に係る圧力制御弁および差圧
弁の断面図である。
弁の断面図である。
【図１１】放熱器出口側の冷媒温度と圧力との関係を示
すマップである。
すマップである。
【図１２】試作圧力制御弁の断面図である。
１００…圧縮機、２００…放熱器、３００…圧力制御
弁、３１０…バイパス通路、３２０…リリーフ弁（弁手
段）、３４０…差圧弁（弁手段）、４００…蒸発器。
弁、３１０…バイパス通路、３２０…リリーフ弁（弁手
段）、３４０…差圧弁（弁手段）、４００…蒸発器。
Claims (3)
- 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）にて圧縮された冷媒を冷却すると
ともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器
（２００）と、 前記放熱器（２００）の出口側に配設され、前記放熱器
（２００）の出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器
（２００）の出口側の圧力を制御する圧力制御弁（３０
０）と、 前記圧力制御弁（３００）から流出する冷媒を蒸発させ
る蒸発器（４００）と、 前記放熱器（２００）から流出する冷媒を、前記圧力制
御弁（３００）を迂回して前記蒸発器（４００）側に導
くバイパス通路（３１０）と、 前記バイパス通路（３１０）を開閉する弁手段（３２
０）とを有し、 前記弁手段（３２０）は、前記放熱器（２００）の出口
側の圧力が所定値以上となったときに、前記バイパス通
路（３１０）を開くように構成されていることを特徴と
する超臨界冷凍サイクル。 - 【請求項２】 冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）にて圧縮された冷媒を冷却すると
ともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器
（２００）と、 前記放熱器（２００）の出口側に配設され、前記放熱器
（２００）の出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器
（２００）の出口側の圧力を制御する圧力制御弁（３０
０）と、 前記圧力制御弁（３００）から流出する冷媒を蒸発させ
る蒸発器（４００）と、 前記放熱器（２００）から流出する冷媒を、前記圧力制
御弁（３００）を迂回して前記蒸発器（４００）側に導
くバイパス通路（３１０）と、 前記バイパス通路（３１０）を開閉する弁手段（３４
０）とを有し、 前記弁手段（３４０）は、前記放熱器（２００）の出口
側と前記蒸発器（４００）の入口側との圧力差（ΔＰ）
が所定値以上となったときに、前記バイパス通路（３１
０）を閉じるように構成されていることを特徴とする超
臨界冷凍サイクル。 - 【請求項３】 前記圧力制御弁（３００）、前記バイパ
ス通路（３１０）および前記弁手段（３２０、３４０）
は、一体化されていることを特徴とする請求項１または
２に記載の超臨界冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35815298A JPH11248272A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-16 | 超臨界冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37998 | 1998-01-05 | ||
| JP10-379 | 1998-01-05 | ||
| JP35815298A JPH11248272A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-16 | 超臨界冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248272A true JPH11248272A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=26333349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35815298A Pending JPH11248272A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-16 | 超臨界冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248272A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2785964A1 (fr) * | 1998-11-12 | 2000-05-19 | Behr Gmbh & Co | Organe de detente pour installation de climatisation, et unite de soupape utilisee a cet effet |
| WO2001006183A1 (fr) * | 1999-07-16 | 2001-01-25 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle frigorifique |
| WO2001027543A1 (fr) * | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle frigorifique |
| WO2001063185A1 (fr) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle frigorifique |
| WO2002057695A1 (fr) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle de refrigeration |
| JP2002349732A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-04 | Saginomiya Seisakusho Inc | リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁および超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置 |
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| DE102006057584B4 (de) | 2005-12-08 | 2018-11-22 | Denso Corporation | Überkritischer Kühlkreis |
-
1998
- 1998-12-16 JP JP35815298A patent/JPH11248272A/ja active Pending
Cited By (21)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20050217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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