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JP4522641B2 - 蒸気圧縮式冷凍機 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素等の臨界温度が６０℃以下の冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
蒸気圧縮式冷凍機は、周知のごとく、圧縮機にて圧縮された高圧冷媒を高圧側熱交換器で放冷するとともに、低圧側熱交換器にて低圧冷媒を蒸発させることにより低温側の熱を高温側に移動させるものである。
【０００３】
ところで、夏場の炎天下に長時間放置された車両では、室内温度が６０℃以上まで上昇する場合が十分にある得るので、車両用空調装置は、この６０℃以上まで上昇した高温の室内空気を２５℃程度まで急速に冷却することができる能力が必要である。
【０００４】
そして、このような大きな熱負荷が発生する急速冷房運転時には、低圧側熱交換器、つまり蒸発器内の冷媒圧力が上昇するが、このとき、例えばフロン（Ｒ１３４ａ）のように臨界温度が冷却すべき空気の温度より十分に高い冷媒を用いれば、熱負荷が大きい場合であっても、低圧側冷媒の温度が臨界温度未満となり、低圧側冷媒が気液二相状態となるので、冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却することができる。因みに、Ｒ１３４ａの臨界温度は約１００℃である。
【０００５】
これに対して、二酸化炭素等の臨界温度が冷却すべき空気の温度より低い冷媒を用いた場合において、前述のごとく熱負荷が大きくなると、低圧側冷媒の温度が臨界温度以上となり、低圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となってしまうおそれがある。因みに、二酸化炭素の臨界温度は約３１℃である。
【０００６】
そして、冷媒の圧力が臨界圧力以上となり冷媒が臨界状態となると、物性的に気相冷媒と液相冷媒との差異がなくなるので、冷媒の蒸発潜熱が０となり、顕熱のみで室内に吹き出す空気を冷却することとなる。このため、冷媒を蒸発させて蒸発潜熱を利用して室内に吹き出す空気を冷却する場合に比べて、冷房能力（冷凍能力）が大幅に低下してしまう。
【０００７】
また、圧縮機の吸入側に気液分離器を設けて気相冷媒と液相冷媒とを分離する蒸気圧縮式冷凍機において、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上となると、気液分離器内の圧力も臨界圧力以上となるため、気液分離器にて気相冷媒と液相冷媒とを分離することができなくなる。
【０００８】
また、蒸発器に冷媒を循環させるポンプ手段として、エジェクタ（ＪＩＳ Ｚ８１２６ 番号２．１．２．３等参照）を用いた蒸気圧縮式冷凍機では、圧縮機の吸入側に設けられた気液分離器から蒸発器に冷媒が供給されるので、蒸発器にて加熱された冷媒が気液分離器に流入すると、気液分離器内の冷媒が加熱されて蒸発器に供給される冷媒温度が上昇するため、蒸発器の冷房能力（吸熱能力）が更に低下する。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、臨界温度が６０℃以下の冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機において、大きな冷凍能力を必要とする際に、冷凍能力が大きく低下することを防止することを目的とする。
【００１０】
【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、請求項１に記載の発明では、臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えているときには、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力以下となるように低圧側熱交換器（４）への送風量を所定風量以下とすることにより低圧側熱交換器（４）の熱交換量を抑制し、これにより、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる前記所定圧力以下に制御することを特徴とする。
【００１７】
これにより、低圧側熱交換器（４）での熱交換量（吸熱量）を抑制することが可能となるので、低圧側冷媒圧力が臨界圧力以上まで上昇することを確実に防止して冷凍能力が大きく低下することを防止できる。
請求項２に記載の発明では、臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えているときには、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力以下となるように低圧側熱交換器（４）のバイパス回路（１０）に冷媒を流すことにより低圧側熱交換器（４）に流れる冷媒量を小さくして低圧側熱交換器（４）の熱交換量を抑制し、これにより、低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力以下に制御することを特徴とする。
これにより、低圧側熱交換器（４）での熱交換量（吸熱量）を抑制することが可能となるので、低圧側冷媒圧力が臨界圧力以上まで上昇することを確実に防止して冷凍能力が大きく低下することを防止できる。
【００２６】
請求項３に記載の発明では、圧縮機（１）にて圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する放熱器（２）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
放熱器（２）から流出した冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル、及びノズルから噴射する冷媒と低圧側熱交換器（４）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部とを有するエジェクタ（９）と、
エジェクタ（９）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機（１）の吸引側に供給し、液相冷媒を低圧側熱交換器（４）側に供給する気液分離器（５）と、
低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えたときに、エジェクタ（９）と気液分離器（５）とを繋ぐ冷媒回路を閉じる開閉弁（１９）とを備えることを特徴とする。
【００２７】
これにより、低圧側熱交換器（４）には、減圧直後の低温の冷媒が直接に流入するので、低圧側熱交換器（４）に供給される冷媒温度が上昇しなく、低圧側熱交換器（４）の冷凍能力（吸熱能力）が大幅に低下することを防止できる。
【００２８】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を車両用空調装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【００３０】
圧縮機１は走行用のエンジン又は専用モータから駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、放熱器２は圧縮機１にて圧縮された高圧冷媒の熱を室外空気中に放冷する高圧側熱交換器である。
【００３１】
なお、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を使用しているとともに、高圧側冷媒圧力、つまり圧縮機１の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上まで高めることで、十分な冷凍能力を確保している。
【００３２】
膨脹弁３は放熱器２から流出した高圧冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させる減圧手段であり、蒸発器４は膨脹弁３にて減圧された低圧冷媒と室内に吹き出す空気と熱交換させて室内に吹き出す空気から吸熱することにより冷媒を蒸発加熱する低圧側熱交換器である。
【００３３】
気液分離器５は蒸発器４から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機１の吸入側に供給するものであり、本実施形態では、気液分離器５にて圧縮機１に液相冷媒が吸入されることを防止している。
【００３４】
なお、本実施形態では、膨脹弁３は、蒸気圧縮式冷凍機の成績係数が略最大となるように、高圧側の冷媒温度、例えば放熱器２出口側の冷媒温度に基づいて高圧側冷媒圧力を制御するもので、本実施形態では、冷媒温度に応じて稼動するダイヤフラムを利用した機械式の膨脹弁を採用している。
【００３５】
また、送風機６は蒸発器４に空気を送風する送風手段であり、冷媒温度センサ７は低圧側冷媒の温度を検出する温度検出手段であり、電子制御装置（ＥＣＵ）８は、冷媒温度センサ７の検出温度等に基づいて送風機６を送風量を制御する。
【００３６】
次に、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴作動及びその効果を述べる。
【００３７】
蒸気圧縮式冷凍機では、周知のごとく、圧縮機１にて圧縮された高圧冷媒を放熱器２にて放冷した後、膨脹弁３にて減圧して気液二相状態として、蒸発器４にて液相冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却する。
【００３８】
このとき、急速冷房運転時等のように熱負荷が大きくなると、前述のごとく、低圧側冷媒の圧力（蒸発器４内の冷媒圧力）が上昇して低圧側冷媒の温度が上昇する。
【００３９】
そして、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには、送風機６を停止させる又は最小風量にする等して蒸発器４への送風量を所定風量以下とする。
【００４０】
これにより、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、冷媒温度センサ７は、蒸発器４の冷媒入口に設けられていたが、冷媒温度センサ７の設置位置はこれに限定されるものではない。
【００４２】
（第２実施形態）
本実施形態は、図２に示すように、蒸発器４に冷媒を循環させるポンプ手段として、エジェクタ９を用いた蒸気圧縮式冷凍機（以下、エジェクタサイクルと呼ぶ。）に第１実施形態を適用したものである。
【００４３】
ここで、エジェクタ９は、周知のごとく、高圧冷媒の圧力エネルギ（圧力ヘッド）を速度エネルギ（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル、ノズルから噴射する高速の冷媒噴流により蒸発器４側から冷媒を巻き込むように吸引しながら、ノズルから噴射する冷媒と蒸発器４から吸引した冷媒とを混合させる混合部、及び混合部から流出する冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ等かるものである。
【００４４】
なお、エジェクタ９においては、混合部及びディフューザにて冷媒圧力が上昇するので、混合部及びディフューザにて圧縮機１の吸入圧を上昇させる昇圧部が構成される。
【００４５】
そして、第１実施形態と同様に、冷媒温度センサ７の検出温度が所定温度を超えたときには、送風機６を停止させる又は最小風量にする等して蒸発器４への送風量を所定風量以下として、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制して低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止する。
【００４６】
（第３実施形態）
本実施形態は、図３、４に示すように、蒸発器４を迂回させて冷媒を流すバイパス回路１０及びバイパス回路１０の連通状態を制御する制御弁１１を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには、制御弁１１を開いて蒸発器４に流れる冷媒量を蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくするものである。
【００４７】
これにより、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００４８】
なお、図３は膨脹弁３を用いた蒸気圧縮式冷凍機（以下、膨脹弁サイクルと呼ぶ。）に本実施形態を適用したものであり、図４はエジェクタサイクルに本実施形態を適用したものである。
【００４９】
（第４実施形態）
第３実施形態では、蒸発器４の冷媒入口部と冷媒出口部とを繋ぐようにバイパス回路１０を設けたが、本実施形態は、図５、６に示すように、放熱器２の冷媒出口部と蒸発器４の冷媒出口側とを繋ぐようにバイパス回路１０を設けたものである。
【００５０】
そして、膨脹弁サイクル（図５参照）では、膨脹弁３にて減圧される前の冷媒を蒸発器４の冷媒出口側に導いて蒸発器４を流れる冷媒量を減少させるとともに、制御弁１１にて放熱器２から流出した冷媒を減圧した後、蒸発器４の冷媒出口側、つまり気液分離器５に導いている。
【００５１】
また、エジェクタサイクル（図６参照）では、放熱器２から流出した冷媒を制御弁１１にて減圧した後、蒸発器４の冷媒出口側のうちエジェクタ９の冷媒出口側、つまり気液分離器５に導いている。
【００５２】
なお、エジェクタサイクルでは、制御弁１１を開くことによりエジェクタ９を流れる冷媒量を減少させてエジェクタ９のポンプ能力を低下させることにより、蒸発器４を流れる冷媒量を減少させる。
【００５３】
（第５実施形態）
本実施形態は、第４実施形態の変形例である。具体的には、図７、８に示すように、バイパス回路１０のうち制御弁１１の冷媒流れ下流側に冷媒を蓄える冷媒タンク１２を設けるとともに、冷媒タンク１２の冷媒出口側に冷媒タンク１２から流出する冷媒量を規制する絞り手段として第２制御弁１４を設け、かつ、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには制御弁１１を開き制御弁１４を閉じる。
【００５４】
これにより、冷媒タンク１２に冷媒が溜まっていくとともに、気液分離器５内の液相冷媒が全て蒸発して加熱蒸気なるため、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくなる。
【００５５】
したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００５６】
なお、図７膨脹弁サイクルに本実施形態を適用したものであり、図８はエジェクタサイクルに本実施形態を適用したものである。
【００５７】
因みに、本実施形態は、気液分離器５内も加熱蒸気となるので、冷媒温度センサ７を気液二相状態となる蒸発器４の冷媒入口側に設けることが望ましい。
【００５８】
（第６実施形態）
本実施形態は、図９に示すように、膨脹弁サイクルにおいて、蒸発器４から流出した冷媒を気液分離器５を迂回させて圧縮機１の吸入側に導くバイパス回路１５、及び蒸発器４から流出した冷媒を気液分離器５に導く冷媒回路を開閉する制御弁１６を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには制御弁１６を閉じるものである。
【００５９】
これにより、気液分離器５から新たに冷媒が供給されて循環冷媒量が増大してしまうことを防止できるので、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくなる。
【００６０】
したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６１】
（第７実施形態）
本実施形態は、第６実施形態をエジェクタサイクルに適用したものである。具体的には、図１０に示すように、エジェクタ９と蒸発器４とを繋ぐ冷媒回路に第２の気液分離器５ａを設けるとともに、蒸発器４から流出した冷媒を第２の気液分離器５ａを迂回させて圧縮機１の吸入側に導くバイパス回路１５、及び蒸発器４から流出した冷媒を第２の気液分離器５ａに導く冷媒回路を開閉する制御弁１６を設け、かつ、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには制御弁１６を閉じるものである。
【００６２】
これにより、第２の気液分離器５ａから新たに冷媒が供給されて循環冷媒量が増大してしまうことを防止できるので、蒸発器４を流れる冷媒量が蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前に比べて小さくなる。
【００６３】
したがって、蒸発器４での熱交換量（吸熱量）を抑制することができるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６４】
なお、本実施形態では、サイクル中の余剰冷媒は、主に第２の気液分離器５ａにて蓄えられており、気液分離器５は、主に気相冷媒と液相冷媒とを分離して気相冷媒を圧縮機１に供給し、液相冷媒を蒸発器４に供給する気液分離手段として機能する。
【００６５】
（第８実施形態）
本実施形態は、第６実施の変形例である。具体的には、図１１に示すように、膨脹弁３にて減圧されて温度が低下した低圧冷媒にて気液分離器５を冷却する冷却装置１７を設けたものである。
【００６６】
これにより、気液分離器５内を臨界温度以下に保持することが可能となるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６７】
（第９実施形態）
本実施形態は、第５実施形態（図８参照）に第８実施形態を適用したものである。具体的には、図１２に示すように、エジェクタ９にて減圧されて温度が低下した低圧冷媒にて冷媒タンク１２を冷却する冷却装置１７を設けたものである。
【００６８】
これにより、気液分離器５内を臨界温度以下に保持することが可能となるので、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止できる。
【００６９】
（第１０実施形態）
本実施形態は、図１３に示すように、エジェクタサイクルにおいて、蒸発器４に流れ込む冷媒量を調節する流量調整弁１８を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには、流量調整弁１８の開度を絞って蒸発器４に流れ込む冷媒量を蒸発器４内の冷媒圧力が所定圧力を超える前より小さくして、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止するものである。
【００７０】
なお、図１３では、気液分離器５と蒸発器４とを繋ぐ冷媒回路に流量調整弁１８を設けたが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えばエジェクタ９と蒸発器４とを繋ぐ冷媒回路に流量調整弁１８を設けてもよい。
【００７１】
（第１１実施形態）
本実施形態は、図１４に示すように、エジェクタサイクルにおいて、エジェクタ９と気液分離器５とを繋ぐ冷媒回路を開閉する開閉弁１９を設けるとともに、冷媒温度センサ７の検出温度が臨界圧力以下の所定圧力（例えば、６ＭＰａ）相当の飽和温度を超えたときには、開閉弁１９を閉じるものである。
【００７２】
これにより、開閉弁１９を閉じたときには、圧縮機１→放熱器２→エジェクタ９のノズル→蒸発器４→気液分離器５→圧縮機１の順に冷媒が循環するとともに、エジェクタ９は昇圧機能が無い単純な減圧手段として機能する。
【００７３】
そして、蒸発器４には、減圧直後の低温の冷媒が直接に流入するので、蒸発器４に供給される冷媒温度が上昇しなく、蒸発器４の冷房能力（吸熱能力）が大幅に低下することを防止できる。
【００７４】
（第１２実施形態）
上述の実施形態では、冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより間接的に低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、図１５に示すように、圧力センサ７ａにて直接的に低圧側冷媒圧力を検出するものである。なお、圧力センサ７ａの設置位置は、気液分離器５に限定されるものではない。
【００７５】
（第１３実施形態）
上述の実施形態では、冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、図１６に示すように、送風量と蒸発器４に流入する空気温度（蒸発器前空気温度センサ７ｂの検出温度）とから蒸発器４での可能な最大吸熱量を演算し、この最大吸熱量が所定量以下となるように送風量を制御することにより、低圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上まで上昇してしまうことを防止するものである。
【００７６】
なお、蒸発器前空気温度センサ７ｂの検出温度に代えて、蒸発器後空気温度センサ、又は、内気モード時にあっては内気温度センサ、外気モード時にあっては外気温度センサの検出温度を用いてもよい。
【００７７】
（第１４実施形態）
上述の実施形態では、冷媒温度センサ７により冷媒温度を検出することにより低圧側冷媒圧力を検出したが、本実施形態は、図１７に示すように、高圧側冷媒圧力（圧力センサ７ｃの検出圧力）、圧縮機１の回転数及び圧縮機１の消費動力に基づいて低圧側冷媒圧力を推定するものである。
【００７８】
（第１５実施形態）
本実施形態は、前述した「臨界圧力以下の所定圧力」として、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力を採用したものである。
【００７９】
図１８は、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積と冷媒の飽和温度との関係を示すグラフであり、図１８から明らかなように、臨界温度直前で冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる。したがって、「臨界圧力以下の所定圧力」として、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる圧力を採用すれば、冷凍能力が大きく低下することを確実に防止できる。
【００８０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００８１】
また、上述の実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、臨界温度が６０℃以下の冷媒であれば、二酸化炭素に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１１】本発明の第８実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１２】本発明の第９実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１３】本発明の第１０実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１４】本発明の第１１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１５】本発明の第１２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１６】本発明の第１３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１７】本発明の第１４実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図１８】冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積と冷媒の飽和温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…膨脹弁、４…蒸発器、５…気液分離器、
６…送風機、７…冷媒温度センサ７、８…電子制御装置。

Claims (3)

  1. 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
    前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えているときには、前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる前記所定圧力以下となるように前記低圧側熱交換器（４）への送風量を所定風量以下とすることにより前記低圧側熱交換器（４）の熱交換量を抑制し、これにより、前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる前記所定圧力以下に制御することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
  2. 臨界温度が６０℃以下の冷媒が用いられ、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
    前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えているときには、前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる前記所定圧力以下となるように前記低圧側熱交換器（４）のバイパス回路（１０）に冷媒を流すことにより前記低圧側熱交換器（４）に流れる冷媒量を小さくして前記低圧側熱交換器（４）の熱交換量を抑制し、これにより、前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力を、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる前記所定圧力以下に制御することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
  3. 圧縮機（１）にて圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する放熱器（２）と、
    低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
    前記放熱器（２）から流出した冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル、及び前記ノズルから噴射する冷媒と前記低圧側熱交換器（４）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部とを有するエジェクタ（９）と、
    前記エジェクタ（９）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１）の吸引側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（４）側に供給する気液分離器（５）と、
    前記低圧側熱交換器（４）内の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、冷媒の蒸発潜熱と気相冷媒の密度との積が最大となる所定圧力を超えているときに、前記エジェクタ（９）と前記気液分離器（５）とを繋ぐ冷媒回路を閉じる開閉弁（１９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
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