JPH1194379A - 冷凍空調装置 - Google Patents
冷凍空調装置Info
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- JPH1194379A JPH1194379A JP25694697A JP25694697A JPH1194379A JP H1194379 A JPH1194379 A JP H1194379A JP 25694697 A JP25694697 A JP 25694697A JP 25694697 A JP25694697 A JP 25694697A JP H1194379 A JPH1194379 A JP H1194379A
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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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧縮機全体の動力を大きくすることなく、か
つ、冷凍効果が向上する冷凍空調装置を提供する。 【解決手段】二酸化炭素の冷媒を圧縮機１ａ、放熱器、
膨張機構３ａ及び蒸発器４に順次循環し、超臨界状態で
放熱器から熱を放出する蒸気圧縮式の冷凍空調装置にお
いて、放熱器を順次直列に接続された第１放熱器２ａと
第２放熱器２ｂとから構成するとともに、各放熱器２
ａ，２ｂの間に第２圧縮機１ｂを挿入し、第２圧縮機１
ｂの駆動軸と膨張機構３ａの出力軸を連係した構造とな
っている。これにより、圧縮機全体の動力が小さくて済
み、また、冷凍効果の大きな冷凍空調装置を実現するこ
とができる。また、膨張機構３ａでの冷媒膨張作用に伴
う動力を、第２圧縮機１ｂの冷媒圧縮作用に利用でき、
運転コストが安くなる。
つ、冷凍効果が向上する冷凍空調装置を提供する。 【解決手段】二酸化炭素の冷媒を圧縮機１ａ、放熱器、
膨張機構３ａ及び蒸発器４に順次循環し、超臨界状態で
放熱器から熱を放出する蒸気圧縮式の冷凍空調装置にお
いて、放熱器を順次直列に接続された第１放熱器２ａと
第２放熱器２ｂとから構成するとともに、各放熱器２
ａ，２ｂの間に第２圧縮機１ｂを挿入し、第２圧縮機１
ｂの駆動軸と膨張機構３ａの出力軸を連係した構造とな
っている。これにより、圧縮機全体の動力が小さくて済
み、また、冷凍効果の大きな冷凍空調装置を実現するこ
とができる。また、膨張機構３ａでの冷媒膨張作用に伴
う動力を、第２圧縮機１ｂの冷媒圧縮作用に利用でき、
運転コストが安くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素を冷媒
として使用する冷凍空調装置に関するものである。
として使用する冷凍空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の二酸化炭素（ＣＯ2）を
冷媒として使用する冷凍空調装置として図４に示す冷凍
空調装置が一般的に知られている。
冷媒として使用する冷凍空調装置として図４に示す冷凍
空調装置が一般的に知られている。
【０００３】この冷凍空調装置は圧縮機１、放熱器２、
膨張弁３及び蒸発器４を有し、二酸化炭素冷媒を圧縮機
１→放熱器２→膨張弁３→蒸発器４→圧縮機１と矢印に
示すよう順次循環させることにより、室内の冷房等の空
調を行っている。
膨張弁３及び蒸発器４を有し、二酸化炭素冷媒を圧縮機
１→放熱器２→膨張弁３→蒸発器４→圧縮機１と矢印に
示すよう順次循環させることにより、室内の冷房等の空
調を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＯ2冷媒
を使用する冷凍空調装置で、大気に熱放出を行う方式の
ものにあっては、外気温度が高いときでも所定の冷凍能
力を確保するために、高い吐出圧力が得られる圧縮機が
必要となる。
を使用する冷凍空調装置で、大気に熱放出を行う方式の
ものにあっては、外気温度が高いときでも所定の冷凍能
力を確保するために、高い吐出圧力が得られる圧縮機が
必要となる。
【０００５】即ち、図５のＣＯ2モリエル線図で説明す
れば、通常運転では、圧縮機１でＣＯ2冷媒を圧縮して
飽和液腺及び飽和蒸気線の臨界点を越えた１００kg/cm2
まで圧縮する（図５のＡ→Ｂ）。次いで、この圧縮され
たＣＯ2冷媒を放熱器２で大気に放熱し（図５のＢ→
Ｃ）、更にこの放熱されたＣＯ2冷媒を膨張弁３で等エ
ンタルピ線に沿って膨張させ圧力降下させる（図５のＣ
→Ｄ）。この圧力降下により湿り蒸気となったＣＯ2冷
媒を蒸発器４で気化し、室内を冷却する（図５のＤ→
Ａ）。
れば、通常運転では、圧縮機１でＣＯ2冷媒を圧縮して
飽和液腺及び飽和蒸気線の臨界点を越えた１００kg/cm2
まで圧縮する（図５のＡ→Ｂ）。次いで、この圧縮され
たＣＯ2冷媒を放熱器２で大気に放熱し（図５のＢ→
Ｃ）、更にこの放熱されたＣＯ2冷媒を膨張弁３で等エ
ンタルピ線に沿って膨張させ圧力降下させる（図５のＣ
→Ｄ）。この圧力降下により湿り蒸気となったＣＯ2冷
媒を蒸発器４で気化し、室内を冷却する（図５のＤ→
Ａ）。
【０００６】一方、外気温度が高く３５℃となったとき
でも十分な冷却能力を得るためには、図５のＡ→Ｂ’→
Ｃ’→Ｄ’とＣＯ2冷媒を循環しなければならず、ここ
では１５０kg/cm2程度の吐出圧力が必要となる。
でも十分な冷却能力を得るためには、図５のＡ→Ｂ’→
Ｃ’→Ｄ’とＣＯ2冷媒を循環しなければならず、ここ
では１５０kg/cm2程度の吐出圧力が必要となる。
【０００７】従って、外気温度が高いときでも十分に室
内を冷房等できるようにするには、圧縮機１として冷凍
能力の大きいものを設置する必要があり、圧縮機１の駆
動動力の割には効率の悪いものとなっていた。
内を冷房等できるようにするには、圧縮機１として冷凍
能力の大きいものを設置する必要があり、圧縮機１の駆
動動力の割には効率の悪いものとなっていた。
【０００８】本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、圧
縮機全体の動力を大きくすることなく、かつ、冷凍効果
が向上する冷凍空調装置を提供することにある。
縮機全体の動力を大きくすることなく、かつ、冷凍効果
が向上する冷凍空調装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、請求項１の発明は、二酸化炭素の冷媒を圧縮
機、放熱器、膨張機構及び蒸発器に順次循環し、超臨界
状態で放熱器から大気に熱を放出する蒸気圧縮式の冷凍
空調装置において、放熱器を順次直列に接続された第１
放熱器と第２放熱器とから構成するとともに、各放熱器
の間に他の圧縮機を挿入し、他の圧縮機の駆動軸と膨張
機構の出力軸を連係した構造となっている。
するため、請求項１の発明は、二酸化炭素の冷媒を圧縮
機、放熱器、膨張機構及び蒸発器に順次循環し、超臨界
状態で放熱器から大気に熱を放出する蒸気圧縮式の冷凍
空調装置において、放熱器を順次直列に接続された第１
放熱器と第２放熱器とから構成するとともに、各放熱器
の間に他の圧縮機を挿入し、他の圧縮機の駆動軸と膨張
機構の出力軸を連係した構造となっている。
【００１０】この発明によれば、ＣＯ2冷媒は一方の圧
縮機→第１放熱器→他方の圧縮機→第２放熱器→膨張機
構→蒸発器→一方の圧縮機と順次循環し、室内冷房等を
行う。
縮機→第１放熱器→他方の圧縮機→第２放熱器→膨張機
構→蒸発器→一方の圧縮機と順次循環し、室内冷房等を
行う。
【００１１】この冷凍サイクルで、一方の圧縮機では例
えば１００kg/cm2程度まで圧縮し、また、他の圧縮機で
はこの冷媒を１５０kg/cm2程度まで圧縮し、所要の吐出
圧力を得る。ここで、他方の圧縮機の動力（他方の圧縮
機で吐出圧力を１００kg/cm2から１５０kg/cm2まで上昇
させるために費やされる動力）と一方の圧縮機の動力
（一方の圧縮機で１００kg/cm2から１５０kg/cm2まで上
昇させるために費やされる動力）とを比較すると、他方
の圧縮機に吸入される冷媒が第１放熱器で一部放熱さ
れ、エンタルピが小さくなった分（他方の圧縮機におけ
る等エントロピ線の傾きが大きくなった分）、その動力
が小さくなる。
えば１００kg/cm2程度まで圧縮し、また、他の圧縮機で
はこの冷媒を１５０kg/cm2程度まで圧縮し、所要の吐出
圧力を得る。ここで、他方の圧縮機の動力（他方の圧縮
機で吐出圧力を１００kg/cm2から１５０kg/cm2まで上昇
させるために費やされる動力）と一方の圧縮機の動力
（一方の圧縮機で１００kg/cm2から１５０kg/cm2まで上
昇させるために費やされる動力）とを比較すると、他方
の圧縮機に吸入される冷媒が第１放熱器で一部放熱さ
れ、エンタルピが小さくなった分（他方の圧縮機におけ
る等エントロピ線の傾きが大きくなった分）、その動力
が小さくなる。
【００１２】また、圧縮機の駆動軸と膨張機構の出力軸
が連係しているため、膨張機構での冷媒膨張作用に伴う
動力が、他方の圧縮機の冷媒圧縮作用に利用される。
が連係しているため、膨張機構での冷媒膨張作用に伴う
動力が、他方の圧縮機の冷媒圧縮作用に利用される。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１の冷凍空調装
置において、他方の圧縮機のガス吸入口とガス吐出口を
接続し他方の圧縮機を迂回するバイパス管を設けるとと
もに、バイパス管にガス吐出口からガス吸入口への冷媒
流通を規制する逆止弁を設けた構造となっている。
置において、他方の圧縮機のガス吸入口とガス吐出口を
接続し他方の圧縮機を迂回するバイパス管を設けるとと
もに、バイパス管にガス吐出口からガス吸入口への冷媒
流通を規制する逆止弁を設けた構造となっている。
【００１４】この発明によれば、冷凍空調装置の運転始
動時で一方の圧縮機がガス圧縮を開始すると、蒸発器及
び膨張機構出口部の圧力が降下するとともに、一方の圧
縮機で昇圧される圧力は、逆止弁、バイパス管を介して
第２放熱器及び膨張機構入口に伝達される。これによ
り、膨張機構の出口と入口との圧力差が所定圧力差とな
り、膨張機構が駆動するとともに、この膨張機構の駆動
力が他方の圧縮機の駆動力として利用され、他方の圧縮
機が駆動する。この他方の圧縮機が駆動した後は、他方
の圧縮機の吸入力により全てのＣＯ2冷媒が他方の圧縮
機に流れ込み、室内冷房等を行う。なお、バイパス管に
逆止弁を設けることにより他方の圧縮機の冷媒戻りを防
止している。
動時で一方の圧縮機がガス圧縮を開始すると、蒸発器及
び膨張機構出口部の圧力が降下するとともに、一方の圧
縮機で昇圧される圧力は、逆止弁、バイパス管を介して
第２放熱器及び膨張機構入口に伝達される。これによ
り、膨張機構の出口と入口との圧力差が所定圧力差とな
り、膨張機構が駆動するとともに、この膨張機構の駆動
力が他方の圧縮機の駆動力として利用され、他方の圧縮
機が駆動する。この他方の圧縮機が駆動した後は、他方
の圧縮機の吸入力により全てのＣＯ2冷媒が他方の圧縮
機に流れ込み、室内冷房等を行う。なお、バイパス管に
逆止弁を設けることにより他方の圧縮機の冷媒戻りを防
止している。
【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の冷凍空調装置において、他方の圧縮機と膨張機構をス
クロール式圧縮・膨張機構で構成している。この発明に
よれば、膨張機構では等エントロピ線に沿って断熱膨張
するため、蒸発器への吸入直前のエンタルピが小さくな
り、冷凍効果が向上する。
の冷凍空調装置において、他方の圧縮機と膨張機構をス
クロール式圧縮・膨張機構で構成している。この発明に
よれば、膨張機構では等エントロピ線に沿って断熱膨張
するため、蒸発器への吸入直前のエンタルピが小さくな
り、冷凍効果が向上する。
【００１６】なお、この他方の圧縮機と膨張機構とを一
体に形成し両者をユニット化するようにしても良い。
体に形成し両者をユニット化するようにしても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明に係る冷凍
空調装置の一実施形態を示すもので、図１は冷凍空調装
置の冷媒回路図、図２は第２圧縮機と膨張機構との連係
構造を示す概略図、図３は冷凍空調装置のＣＯ2モリエ
ル線図である。なお、図４及び図５で既に説明した従来
例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
空調装置の一実施形態を示すもので、図１は冷凍空調装
置の冷媒回路図、図２は第２圧縮機と膨張機構との連係
構造を示す概略図、図３は冷凍空調装置のＣＯ2モリエ
ル線図である。なお、図４及び図５で既に説明した従来
例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
【００１８】この冷凍空調装置はＣＯ2を冷媒として使
用するもので、図１に示すように、一方の圧縮機（以
下、第１圧縮機という）１ａ、第１放熱器２ａ、他方の
圧縮機（以下、第２圧縮機という）１ｂ、第２放熱器２
ｂ、膨張機構３ａ及び蒸発器４を順次冷媒管５で接続
し、ＣＯ2冷媒を第１圧縮機１→第１放熱器２ａ→第２
圧縮機１ｂ→第２放熱器２ｂ→膨張機構３ａ→蒸発器４
→第１圧縮機１ａと順次循環し、蒸発器４の吸熱作用に
より室内冷房を行っている。また、第２圧縮機１ｂのガ
ス吸入口側の冷媒管５とガス吐出口側の冷媒管５はバイ
パス管６で接続され、このバイパス管６により第２圧縮
機１ｂを迂回するようになっている。また、このバイパ
ス管６には逆止弁７が設置されており、この逆止弁７に
より第２圧縮機１ｂから吐出したＣＯ2冷媒がこのバイ
パス管６を通じて戻ることがないよう規制している。
用するもので、図１に示すように、一方の圧縮機（以
下、第１圧縮機という）１ａ、第１放熱器２ａ、他方の
圧縮機（以下、第２圧縮機という）１ｂ、第２放熱器２
ｂ、膨張機構３ａ及び蒸発器４を順次冷媒管５で接続
し、ＣＯ2冷媒を第１圧縮機１→第１放熱器２ａ→第２
圧縮機１ｂ→第２放熱器２ｂ→膨張機構３ａ→蒸発器４
→第１圧縮機１ａと順次循環し、蒸発器４の吸熱作用に
より室内冷房を行っている。また、第２圧縮機１ｂのガ
ス吸入口側の冷媒管５とガス吐出口側の冷媒管５はバイ
パス管６で接続され、このバイパス管６により第２圧縮
機１ｂを迂回するようになっている。また、このバイパ
ス管６には逆止弁７が設置されており、この逆止弁７に
より第２圧縮機１ｂから吐出したＣＯ2冷媒がこのバイ
パス管６を通じて戻ることがないよう規制している。
【００１９】このように構成された冷凍空調装置におい
て、第２圧縮機１ｂ及び膨張機構３ａは図２に示すよう
に構成されている。即ち、第２圧縮機１ｂ及び膨張機構
３ａは共にスクロール式の圧縮・膨張機構を採用してい
る。まず、第２圧縮機１ｂはガス吸入口１１を外側にガ
ス吐出口１２を中央にそれぞれ有するもので、旋回スク
ロール１３を図２の矢印方向（図２に向かって右回り）
に回転してガス吸入口１１から流入したＣＯ2冷媒を固
定スクロール１４との間で圧縮し、ガス吐出口１２から
吐出する構成となっている。
て、第２圧縮機１ｂ及び膨張機構３ａは図２に示すよう
に構成されている。即ち、第２圧縮機１ｂ及び膨張機構
３ａは共にスクロール式の圧縮・膨張機構を採用してい
る。まず、第２圧縮機１ｂはガス吸入口１１を外側にガ
ス吐出口１２を中央にそれぞれ有するもので、旋回スク
ロール１３を図２の矢印方向（図２に向かって右回り）
に回転してガス吸入口１１から流入したＣＯ2冷媒を固
定スクロール１４との間で圧縮し、ガス吐出口１２から
吐出する構成となっている。
【００２０】一方、膨張機構３ａは前記第２圧縮機１ｂ
とは逆の構成、即ちガス吐出口３１を外側にガス吸入口
３２を内側にそれぞれ有し、旋回スクロール３３を図２
の矢印方向（図２に向かって左回り）に回転してガス吸
入口３２から流入したＣＯ2冷媒を固定スクロール３４
との間で膨張させ、ガス吐出口３１から吐出する構成と
なっている。
とは逆の構成、即ちガス吐出口３１を外側にガス吸入口
３２を内側にそれぞれ有し、旋回スクロール３３を図２
の矢印方向（図２に向かって左回り）に回転してガス吸
入口３２から流入したＣＯ2冷媒を固定スクロール３４
との間で膨張させ、ガス吐出口３１から吐出する構成と
なっている。
【００２１】更に、第２圧縮機１ｂの駆動軸と膨張機構
３ａの出力軸は図２に示すようにシャフト８で連結して
おり、膨張機構３ａの駆動により第２圧縮機１ｂが駆動
するとともに、第２圧縮機１ｂと膨張機構３ａをユニッ
ト化し一体に形成している。
３ａの出力軸は図２に示すようにシャフト８で連結して
おり、膨張機構３ａの駆動により第２圧縮機１ｂが駆動
するとともに、第２圧縮機１ｂと膨張機構３ａをユニッ
ト化し一体に形成している。
【００２２】次に本実施形態に係る冷凍空調装置の駆動
状態を説明する。まず、第１圧縮機１ａを稼働するとき
ＣＯ2冷媒が圧縮され、更に第１放熱器２ａに流入して
屋外に放熱される。この放熱されたＣＯ2冷媒は第２圧
縮機１ｂが未だ駆動していないため、バイパス管６に流
れ第２放熱器２ｂに流入する。この第２放熱器２ｂに流
れたＣＯ2冷媒は再度放熱され、膨張機構３ａ側に流れ
る。ここで、膨張機構３ａのガス吸入口３２のガス圧は
上昇する一方、膨張機構３ａ及び蒸発器４側の圧力が降
下するため、膨張機構３ａのガス吸入口３２とガス吐出
口３１との圧力差が所定の圧力差となる。これにより、
膨張機構３ａのガス吸入口３２からＣＯ2冷媒が流入
し、ＣＯ2冷媒の膨張力により旋回スクロール３３が回
転するとともに、ＣＯ2冷媒が断熱膨張しながらガス吐
出口３１から吐出される。
状態を説明する。まず、第１圧縮機１ａを稼働するとき
ＣＯ2冷媒が圧縮され、更に第１放熱器２ａに流入して
屋外に放熱される。この放熱されたＣＯ2冷媒は第２圧
縮機１ｂが未だ駆動していないため、バイパス管６に流
れ第２放熱器２ｂに流入する。この第２放熱器２ｂに流
れたＣＯ2冷媒は再度放熱され、膨張機構３ａ側に流れ
る。ここで、膨張機構３ａのガス吸入口３２のガス圧は
上昇する一方、膨張機構３ａ及び蒸発器４側の圧力が降
下するため、膨張機構３ａのガス吸入口３２とガス吐出
口３１との圧力差が所定の圧力差となる。これにより、
膨張機構３ａのガス吸入口３２からＣＯ2冷媒が流入
し、ＣＯ2冷媒の膨張力により旋回スクロール３３が回
転するとともに、ＣＯ2冷媒が断熱膨張しながらガス吐
出口３１から吐出される。
【００２３】このような膨張機構３ａの旋回スクロール
３３の回転により、この膨張機構３ａに連結する第２圧
縮機１ｂが駆動する。ここで、冷凍空調装置の稼働初期
時ではバイパス管６にＣＯ2冷媒が流れたが、この第２
圧縮機１ｂの駆動により全てのＣＯ2冷媒が第２圧縮機
１ｂに吸い込まれる。この第２圧縮機１ｂに吸入された
ＣＯ2冷媒はこの第２圧縮機１ｂにより再度断熱圧縮さ
れ、この圧縮されたＣＯ2冷媒が第２放熱器２ｂで放熱
され、更に膨張機構３ａで断熱膨張される。このように
断熱膨張されたＣＯ2冷媒は蒸発器４で室内空気と熱交
換し、室内冷房を行う。
３３の回転により、この膨張機構３ａに連結する第２圧
縮機１ｂが駆動する。ここで、冷凍空調装置の稼働初期
時ではバイパス管６にＣＯ2冷媒が流れたが、この第２
圧縮機１ｂの駆動により全てのＣＯ2冷媒が第２圧縮機
１ｂに吸い込まれる。この第２圧縮機１ｂに吸入された
ＣＯ2冷媒はこの第２圧縮機１ｂにより再度断熱圧縮さ
れ、この圧縮されたＣＯ2冷媒が第２放熱器２ｂで放熱
され、更に膨張機構３ａで断熱膨張される。このように
断熱膨張されたＣＯ2冷媒は蒸発器４で室内空気と熱交
換し、室内冷房を行う。
【００２４】以上のような冷凍空調装置の冷却サイクル
を図３のモリエル線図で説明すると、第１圧縮機１ａで
ＣＯ2冷媒が１００kg/cm2程度まで圧縮され（Ａ→
Ｂ）、更に第１放熱器２ａで放熱され（Ｂ→Ｃ）、これ
が再度第２圧縮機１ｂで圧縮され１５０kg/cm2程度とな
る（Ｃ→Ｂ”）。この再圧縮されたＣＯ2冷媒は再度第
２放熱器２ｂで放熱され（Ｂ”→Ｃ’）、更に膨張機構
３ａで断熱膨張される（Ｃ’→Ｄ”）。この断熱膨張さ
れたＣＯ2冷媒は蒸発器４で吸熱し（Ｄ”→Ａ）、室内
冷房を行う。この図３でＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄは従来例で説明
した第１圧縮機１ａのみでＣＯ2冷媒を１００kg/cm2程
度まで圧縮するときの冷媒変化（以下、従来例１とい
う）、Ａ→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’は従来例で説明した第１圧
縮機１ａのみでＣＯ2冷媒を１５０kg/cm2程度まで圧縮
するときの冷媒変化（以下、従来例２という）をそれぞ
れ示している。
を図３のモリエル線図で説明すると、第１圧縮機１ａで
ＣＯ2冷媒が１００kg/cm2程度まで圧縮され（Ａ→
Ｂ）、更に第１放熱器２ａで放熱され（Ｂ→Ｃ）、これ
が再度第２圧縮機１ｂで圧縮され１５０kg/cm2程度とな
る（Ｃ→Ｂ”）。この再圧縮されたＣＯ2冷媒は再度第
２放熱器２ｂで放熱され（Ｂ”→Ｃ’）、更に膨張機構
３ａで断熱膨張される（Ｃ’→Ｄ”）。この断熱膨張さ
れたＣＯ2冷媒は蒸発器４で吸熱し（Ｄ”→Ａ）、室内
冷房を行う。この図３でＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄは従来例で説明
した第１圧縮機１ａのみでＣＯ2冷媒を１００kg/cm2程
度まで圧縮するときの冷媒変化（以下、従来例１とい
う）、Ａ→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’は従来例で説明した第１圧
縮機１ａのみでＣＯ2冷媒を１５０kg/cm2程度まで圧縮
するときの冷媒変化（以下、従来例２という）をそれぞ
れ示している。
【００２５】そこで、本実施形態に係る冷凍空調装置の
冷却作用を従来例２に係る冷凍空調装置の冷却作用と比
較して説明する。なお、図３で（ｈ）はエンタルピを示
す。
冷却作用を従来例２に係る冷凍空調装置の冷却作用と比
較して説明する。なお、図３で（ｈ）はエンタルピを示
す。
【００２６】即ち、従来例２の冷凍空調装置では圧縮機
の動力は、（ｈＢ’ーｈＡ）＝（ｈＢーｈＡ）＋（ｈ
Ｂ’ーｈＢ）、一方、本実施形態に係る冷凍空調装置の
各圧縮機１ａ，１ｂの動力は、（ｈＢーｈＡ）＋（ｈ
Ｂ”ーｈＣ）である。
の動力は、（ｈＢ’ーｈＡ）＝（ｈＢーｈＡ）＋（ｈ
Ｂ’ーｈＢ）、一方、本実施形態に係る冷凍空調装置の
各圧縮機１ａ，１ｂの動力は、（ｈＢーｈＡ）＋（ｈ
Ｂ”ーｈＣ）である。
【００２７】ここで、従来例に係る（ｈＢ’ーｈＢ）を
Ｗ１、（ｈＢ”ーｈＣ）をＷ２とするとき、Ｂ→Ｂ’へ
の断熱圧縮に係る等エントロピ線とＣ→Ｂ”への断熱圧
縮に係る等エントロピ線とを比較するとき、本実施形態
に係る冷凍空調装置のＣ点におけるエンタルピがＢ点よ
りも小さくなっている分、その傾きが大きく、これによ
り、Ｗ１＞Ｗ２となる。
Ｗ１、（ｈＢ”ーｈＣ）をＷ２とするとき、Ｂ→Ｂ’へ
の断熱圧縮に係る等エントロピ線とＣ→Ｂ”への断熱圧
縮に係る等エントロピ線とを比較するとき、本実施形態
に係る冷凍空調装置のＣ点におけるエンタルピがＢ点よ
りも小さくなっている分、その傾きが大きく、これによ
り、Ｗ１＞Ｗ２となる。
【００２８】従って、本実施形態に係る冷凍空調装置は
従来の冷凍空調装置と比較し、圧縮機１ａ，１ｂ全体の
動力が小さくなっている。
従来の冷凍空調装置と比較し、圧縮機１ａ，１ｂ全体の
動力が小さくなっている。
【００２９】また、本実施形態に係る冷凍空調装置の膨
張機構３ａはＣＯ2冷媒を断熱膨張するため、等エント
ロピ線上に沿って変化し、Ｃ’→Ｄ”と変化する、これ
により、冷凍効果が（ｈＡーｈＤ”）となり従来例２の
冷凍効果（ｈＡーｈＤ’）よりも大きくなる。
張機構３ａはＣＯ2冷媒を断熱膨張するため、等エント
ロピ線上に沿って変化し、Ｃ’→Ｄ”と変化する、これ
により、冷凍効果が（ｈＡーｈＤ”）となり従来例２の
冷凍効果（ｈＡーｈＤ’）よりも大きくなる。
【００３０】更に、第２圧縮機１ｂの駆動軸と膨張機構
３ａの出力軸をシャフト８で連結しているため、膨張機
構３ａでの冷媒膨張作用に伴う動力が第２圧縮機１ｂの
冷媒圧縮作用に利用される。
３ａの出力軸をシャフト８で連結しているため、膨張機
構３ａでの冷媒膨張作用に伴う動力が第２圧縮機１ｂの
冷媒圧縮作用に利用される。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧縮機全体の動力が小さくて済み、また、冷凍効果の大
きな冷凍空調装置を実現することができる。
圧縮機全体の動力が小さくて済み、また、冷凍効果の大
きな冷凍空調装置を実現することができる。
【００３２】また、圧縮機の駆動軸と膨張機構の出力軸
を連係し膨張機構での冷媒膨張作用に伴う動力を、他方
の圧縮機の冷媒圧縮作用に利用でき、運転コストが安く
なる。
を連係し膨張機構での冷媒膨張作用に伴う動力を、他方
の圧縮機の冷媒圧縮作用に利用でき、運転コストが安く
なる。
【図１】本実施形態に係る冷凍空調装置の冷媒回路図
【図２】第２圧縮機と膨張機構との連係構造を示す概略
図
図
【図３】本実施形態に係る冷凍空調装置のＣＯ2モリエ
ル線図
ル線図
【図４】従来の冷凍空調装置の冷媒回路図
【図５】従来の冷凍空調装置のＣＯ2モリエル線図
１ａ…第１圧縮機、１ｂ…圧縮機、２ａ…第１放熱器、
２ｂ…第２放熱器、３ａ…膨張機構、４…蒸発器、５…
冷媒管、６…バイパス管、７…逆止弁。
２ｂ…第２放熱器、３ａ…膨張機構、４…蒸発器、５…
冷媒管、６…バイパス管、７…逆止弁。
Claims (4)
- 【請求項１】 二酸化炭素の冷媒を圧縮機、放熱器、膨
張機構及び蒸発器に順次循環し、超臨界状態で放熱器か
ら熱を放出する蒸気圧縮式の冷凍空調装置において、 前記放熱器を順次直列に接続された第１放熱器と第２放
熱器とから構成するとともに、該各放熱器の間に他の圧
縮機を挿入し、該他の圧縮機の駆動軸と前記膨張機構の
出力軸を連係したことを特徴とする冷凍空調装置。 - 【請求項２】 前記他の圧縮機のガス吸入口とガス吐出
口を接続し該他方の圧縮機を迂回するバイパス管を設け
るとともに、該バイパス管に該ガス吐出口から該ガス吸
入口への冷媒流通を規制する逆止弁を設けたことを特徴
とする請求項１記載の冷凍空調装置。 - 【請求項３】 前記他の圧縮機と前記膨張機構をスクロ
ール式圧縮・膨張機構で構成したことを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の冷凍空調装置。 - 【請求項４】 前記他の圧縮機と前記膨張機構とを一体
に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何
れか１項記載の冷凍空調装置。
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|---|---|---|---|
| JP25694697A JP4031849B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 冷凍空調装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25694697A JP4031849B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 冷凍空調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194379A true JPH1194379A (ja) | 1999-04-09 |
| JP4031849B2 JP4031849B2 (ja) | 2008-01-09 |
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ID=17299565
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|---|---|---|---|
| JP25694697A Expired - Fee Related JP4031849B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 冷凍空調装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4031849B2 (ja) |
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-
1997
- 1997-09-22 JP JP25694697A patent/JP4031849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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