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JPH11201568A - Supercritical refrigeration cycle - Google Patents

Supercritical refrigeration cycle

Info

Publication number
JPH11201568A
JPH11201568A JP10313717A JP31371798A JPH11201568A JP H11201568 A JPH11201568 A JP H11201568A JP 10313717 A JP10313717 A JP 10313717A JP 31371798 A JP31371798 A JP 31371798A JP H11201568 A JPH11201568 A JP H11201568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
pressure
compressor
radiator
temperature
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.)
Granted
Application number
JP10313717A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4196450B2 (en
Inventor
Yasutaka Kuroda
泰孝 黒田
Shin Nishida
伸 西田
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP31371798A priority Critical patent/JP4196450B2/en
Publication of JPH11201568A publication Critical patent/JPH11201568A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4196450B2 publication Critical patent/JP4196450B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the breakdown of a compressor, in a CO2 cycle which has an internal heat exchanger. SOLUTION: When the temperature of CO2 on the discharge side of a compressor comes a specified temperature or over, CO2 having flown out of an accumulator 500 is circulated to the compressor 100, bypassing an internal heat exchanger 600. Hereby, the heat exchange between high-pressure CO2 and low-pressure CO2 stops, and the refrigerant temperature can be lowered in the refrigerant passage leading to the discharge side from the suction side of the compressor 100, so the breakdown of the compressor 100 can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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蒸気圧縮機式冷凍サイクル(超
臨界冷凍サイクル)に関するもので、二酸化炭素(以
下、CO2 と記す。)を冷媒とする超臨界冷凍サイクル
(以下、CO2 サイクルと呼ぶ。)に適用して有効であ
る。
The present invention relates to the pressure in the radiator relates steam compressor refrigeration cycle exceeds the critical pressure of the refrigerant (supercritical refrigerating cycle), carbon dioxide (hereinafter, referred to as CO 2.) This is effective when applied to a supercritical refrigeration cycle (hereinafter, referred to as a CO 2 cycle) using as a refrigerant.

【0002】[0002]

【従来の技術】CO2 サイクルの作動は、原理的には、
フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルの作動
と同じである。すなわち、図23(CO2 モリエル線
図)のA−B−C−D−Aで示されるように、圧縮機1
で気相状態のCO2 を圧縮し(A−B)、この高温高圧
の超臨界状態のCO2 を放熱器2にて冷却する(B−
C)。
2. Description of the Related Art The operation of a CO 2 cycle is, in principle,
This is the same as the operation of a conventional vapor compression refrigeration cycle using Freon. That is, as shown by ABCDA in FIG. 23 (CO 2 Mollier diagram), the compressor 1
To compress the CO 2 in the gas phase (AB), and cool the CO 2 in the supercritical state at a high temperature and a high pressure by the radiator 2 (B-B).
C).

【0003】そして、圧力制御弁3により減圧して(C
−D)、気液2相状態となったCO 2 を蒸発させて(D
−A)、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪って外部流
体を冷却する。なお、CO2 は、圧力が飽和液圧力(線
分CDと飽和液線SLとの交点の圧力)を下まわるとき
から、気液2相状態に相変化するので、Cの状態からD
の状態へとゆっくり変化する場合には、CO2 は超臨界
状態から液相状態を経て気液2相状態に変化する。
Then, the pressure is reduced by the pressure control valve 3 (C
-D), CO in gas-liquid two-phase state TwoIs evaporated (D
-A), the latent heat of evaporation is removed from an external fluid such as air, and
Cool the body. Note that COTwoIs the saturated liquid pressure (line
When the pressure falls below the pressure at the intersection of the partial liquid CD and the saturated liquid line SL).
, The phase changes to a gas-liquid two-phase state.
If it slowly changes to the state ofTwoIs supercritical
The state changes from the state to the gas-liquid two-phase state through the liquid state.

【0004】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、CO2 の臨界温度は約31
℃と従来のフロンの臨界温度(例えば、R12では11
2℃)と比べて低いので、夏場等では放熱器側でのCO
2 温度がCO2 の臨界点温度より高くなってしまう。つ
まり、放熱器出口側においてもCO 2 は凝縮しない(線
分BCが飽和液線と交差しない)。
Incidentally, the supercritical state means that the density is equal to the liquid density.
While almost equivalent, COTwoMolecules run as if they were in the gas phase
It refers to the state of movement. However, COTwoHas a critical temperature of about 31
° C and the critical temperature of conventional fluorocarbon (for example, 11 for R12)
2 ℃), so in summer, etc., CO on the radiator side
TwoTemperature is COTwoBecomes higher than the critical point temperature. One
In other words, CO TwoDoes not condense (line
The minute BC does not cross the saturated liquid line).

【0005】また、放熱器出口側(C点)の状態は、圧
縮機の吐出圧力と放熱器出口側でのCO2 温度とによっ
て決定され、放熱器出口側でのCO2 温度は、放熱器の
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、放熱器出口側での
CO2 温度は、実質的に制御することができない。した
がって、放熱器出口側(C点)の状態は、圧縮機の吐出
圧力(放熱器出口側圧力)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14のE−F−G−H−Eで示されるように、放熱器
出口側圧力を高くする必要がある。
[0005] The state of the radiator outlet side (C point) is determined by the discharge pressure of the compressor and the CO 2 temperature at the radiator outlet side, CO 2 temperature at the radiator outlet side, the radiator Is determined according to the heat radiation capacity and the outside air temperature. Since the outside air temperature cannot be controlled, the CO 2 temperature at the radiator outlet side cannot be substantially controlled. Therefore, the state of the radiator outlet side (point C) can be controlled by controlling the compressor discharge pressure (radiator outlet side pressure). In other words, when the outside air temperature is high, such as in summer,
To ensure sufficient cooling capacity (enthalpy difference)
As shown by EFGHE in FIG. 14, it is necessary to increase the pressure on the radiator outlet side.

【0006】しかし、放熱器出口側圧力を高くするに
は、前述のように圧縮機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、CO2 サイクルの成績係数(COP=Δi/Δ
L)が悪化する。
However, in order to increase the pressure on the outlet side of the radiator, the discharge pressure of the compressor must be increased as described above, so that the compression work of the compressor 1 (the enthalpy change ΔL in the compression process) increases. I do. Therefore, the evaporation process (D
If the increase in the enthalpy change ΔL in the compression process (AB) is larger than the increase in the enthalpy change Δi in −A), the coefficient of performance of the CO 2 cycle (COP = Δi / Δ)
L) worsens.

【0007】そこで、例えば放熱器2出口側でのCO2
温度を40℃として、放熱器2出口側でのCO2 圧力と
成績係数と関係を図23を用いて試算すれば、図24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、放熱器出口側でのCO
2 温度を35℃とした場合には、図24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。
Therefore, for example, CO 2 at the exit side of the radiator 2
When the relationship between the CO 2 pressure at the outlet of the radiator 2 and the coefficient of performance is estimated using FIG. 23 at a temperature of 40 ° C., the coefficient of performance at the pressure P 1 (about 10 MPa) is obtained as shown by the solid line in FIG. Is the largest. Similarly, CO at the radiator outlet side
2 When the temperature is 35 ° C., the coefficient of performance becomes the maximum at the pressure P 2 (about 9.0 MPa), as shown by the broken line in FIG.

【0008】以上のようにして、放熱器出口側のCO2
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23上に描けば、図23の太い実線ηmax(以下、
最適制御線と呼ぶ。)に示すようになる。したがって、
上記CO2 サイクルを効率良く運転するには、放熱器出
口側圧力と放熱器出口側のCO2 温度とを、最適制御線
ηmaxで示されるように制御する必要がある。
As described above, CO 2 at the radiator outlet side
Calculating the temperature and the pressure at which the coefficient of performance is the maximum, and drawing the result on FIG. 23, the thick solid line η max (hereinafter,
Called the optimal control line. ). Therefore,
To operate the CO 2 cycle efficiently, it is necessary to control the radiator outlet pressure and the radiator outlet CO 2 temperature as indicated by the optimal control line η max .

【0009】因みに、上記最適制御線ηmax は、蒸発器
側の圧力を約3.5MPa(蒸発器温度0℃相当)と
し、凝縮域(臨界圧力以下の領域)での過冷却度(サブ
クール)が約3℃となるように試算したものである。ま
た、図25は、放熱器出口側のCO2 温度および放熱器
出口側の圧力を変数とするデカルト座標に、最適制御線
ηmax を描いたものであり、この図から明らかなよう
に、放熱器出口側のCO2温度が上昇に応じて放熱器出
口側の圧力を上昇させる必要がある。
Incidentally, the above-mentioned optimal control line η max is obtained by setting the pressure on the evaporator side to about 3.5 MPa (corresponding to the evaporator temperature of 0 ° C.), and the degree of supercooling (subcooling) in the condensation region (region below the critical pressure) Is calculated to be about 3 ° C. FIG. 25 is a graph in which the optimal control line η max is drawn in the Cartesian coordinates where the CO 2 temperature on the radiator outlet side and the pressure on the radiator outlet side are variables. As is apparent from FIG. It is necessary to raise the pressure on the radiator outlet side in accordance with the rise in the CO 2 temperature on the outlet side of the radiator.

【0010】そこで、CO2 サイクルの放熱器2出口側
圧力を制御する圧力制御装置として、発明者等は既に特
願平8−11248号を出願している。
The present inventors have already filed Japanese Patent Application No. 8-11248 as a pressure control device for controlling the pressure on the outlet side of the radiator 2 in the CO 2 cycle.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、蒸発器から流出したCO2 (以下、このCO2 を低
圧CO2 と呼ぶ。)と放熱器から流出したCO2 (以
下、このCO2 を高圧CO2と呼ぶ。)とを熱交換して
蒸発器入口側のCO2 のエンタルピを低下させて、蒸発
器入口と出口とのエンタルピ差を拡大してCO2 サイク
ルの冷凍能力を向上させるCO2 サイクル(図26の
A’−B’−C−D参照)を検討していたところ、以下
に述べる問題が発生する可能性があることを発見した。
By the way, the inventors have found that CO 2 flowing out of the evaporator (hereinafter, this CO 2 is referred to as low-pressure CO 2 ) and CO 2 flowing out of the radiator (hereinafter, this CO 2 ). 2 is called high-pressure CO 2 ) to reduce the enthalpy of CO 2 on the inlet side of the evaporator, increase the enthalpy difference between the inlet and outlet of the evaporator, and improve the refrigeration capacity of the CO 2 cycle. While studying the CO 2 cycle to be performed (see A′-B′-CD in FIG. 26), it was found that the following problem might occur.

【0012】すなわち、上記CO2 サイクルでは、低圧
CO2 と高圧CO2 とを熱交換するので、両CO2 間で
熱交換をしないCO2 サイクル(図26のA−B−C−
D参照)と異なり、低圧CO2 は0℃以上の所定の加熱
度を有することとなる。一方、圧力制御装置は、放熱器
出口側のCO2 温度に基づいて放熱器出口側の圧力を制
御するので、圧力制御装置は、蒸発器での熱負荷が小さ
くなり、蒸発器内圧力の低下とともに低圧CO2 温度が
低下しても、これに連動して直ちに放熱器出口側の圧力
を低下させず、その時の放熱器出口側のCO2 温度に基
づいて放熱器出口側の圧力を制御する。
Namely, in the CO 2 cycle, since the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 heat exchanger, A-B-C-the CO 2 cycle (Figure 26 without heat exchange between both CO 2
Unlike D), the low-pressure CO 2 has a predetermined heating degree of 0 ° C. or more. On the other hand, since the pressure control device controls the pressure at the radiator outlet side based on the CO 2 temperature at the radiator outlet side, the pressure control device reduces the heat load on the evaporator and reduces the pressure inside the evaporator. Even when the low-pressure CO 2 temperature decreases, the pressure at the radiator outlet side is not immediately reduced in conjunction with this, and the pressure at the radiator outlet side is controlled based on the CO 2 temperature at the radiator outlet side at that time. .

【0013】このため、仮に放熱器出口側のCO2 温度
が変化しなければ、放熱器出口側の圧力も変化しないの
で、図26に示されるように、蒸発器での熱負荷が小さ
くなると、圧縮機の吸入側から吐出側に至るCO2 の通
路においてCO2 温度が上昇してしまう。そして、CO
2 温度が上昇すると、圧縮機の摺動部において油膜切れ
を誘発するので、圧縮機が破損するという問題が発生し
てしまう。
For this reason, if the CO 2 temperature on the radiator outlet side does not change, the pressure on the radiator outlet side does not change. Therefore, as shown in FIG. 26, when the heat load on the evaporator becomes small, in the passage of CO 2 leading to the discharge side of the suction side of the compressor CO 2 temperature rises. And CO
(2) When the temperature rises, an oil film breakage is caused in the sliding portion of the compressor, which causes a problem that the compressor is damaged.

【0014】因みに、放熱器入口側のCO2 温度が上昇
すれば、放熱器出口側のCO2 温度も上昇するので、圧
力制御装置が低圧CO2 温度に直ちに連動して作動しな
いということを考慮すれば、蒸発器での熱負荷が小さく
なると、圧力制御装置は放熱器出口側の圧力を上昇させ
る。したがって、蒸発器での熱負荷の低下と共にCO 2
温度が上昇していく可能性がある。
Incidentally, CO at the radiator inlet sideTwoTemperature rises
Then, the CO at the radiator outlet sideTwoAs the temperature also rises, the pressure
Force control device is low pressure COTwoDo not work immediately with temperature
The heat load on the evaporator is small.
The pressure controller increases the pressure at the radiator outlet
You. Therefore, the heat load in the evaporator decreases and the CO2 Two
The temperature may rise.

【0015】本発明は、上記点に鑑み、放熱器出口側の
温度に基づいて放熱器出口側の圧力を制御する圧力制御
装置を有する超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮機の破
損を防止することをことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention prevents a compressor from being damaged in a supercritical refrigeration cycle having a pressure control device for controlling a pressure at a radiator outlet based on a temperature at a radiator outlet. The purpose is to:

【0016】[0016]

【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、蒸発器(400)の流入側から放
熱器(200)の入口側に至る冷媒通路の所定位置にお
ける冷媒温度が所定温度以上となったときに、気液分離
装置(500)から流出した冷媒を熱交換器(600)
を迂回させて圧縮機(100)に流通させる冷媒バイパ
ス手段(700)を備えることを特徴とする。
The present invention uses the following technical means to achieve the above object. Claim 1
In the invention described in Item 3, when the refrigerant temperature at a predetermined position of the refrigerant passage from the inflow side of the evaporator (400) to the inlet side of the radiator (200) becomes equal to or higher than the predetermined temperature, the gas-liquid separation device (500) ) Is transferred to the heat exchanger (600).
And a refrigerant bypass means (700) for bypassing and flowing through the compressor (100).

【0017】これにより、熱交換器(600)を経由し
て圧縮機(100)に吸入される場合に比べて、圧縮機
(100)吸入側の冷媒温度を低下させることができる
ので、圧縮機(100)の吸入側から吐出側に至る冷媒
通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機
(100)の破損を未然に防止することができる。請求
項4に記載の発明では、圧縮機(100)の吐出側から
圧力制御装置(300)の流入側圧力に至る冷媒通路の
所定位置における冷媒温度が所定温度以上となったとき
に、前記熱交換器(600)における熱交換を停止させ
ることを特徴とする。
[0017] This makes it possible to lower the refrigerant temperature on the suction side of the compressor (100) as compared with the case where the refrigerant is sucked into the compressor (100) via the heat exchanger (600). The refrigerant temperature in the refrigerant passage from the suction side to the discharge side of (100) can be lowered, and damage to the compressor (100) can be prevented. According to the invention described in claim 4, when the refrigerant temperature at a predetermined position in the refrigerant passage from the discharge side of the compressor (100) to the pressure on the inflow side of the pressure control device (300) becomes equal to or higher than the predetermined temperature, The heat exchange in the exchanger (600) is stopped.

【0018】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、圧縮機(100)吸入側の冷媒温度を低下させるこ
とができるので、圧縮機(100)の吸入側から吐出側
に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることがで
き、圧縮機(100)の破損を未然に防止することがで
きる。請求項5に記載の発明では、圧力制御装置(30
0)の出口側から圧縮機(100)の吸入側に至る冷媒
通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以下となっ
たときに、熱交換器(600)における熱交換を停止さ
せることを特徴とする。
Thus, the refrigerant temperature at the suction side of the compressor (100) can be reduced, as in the first aspect of the present invention, so that the refrigerant passage from the suction side to the discharge side of the compressor (100). In this case, the refrigerant temperature can be lowered, and damage to the compressor (100) can be prevented. In the invention described in claim 5, the pressure control device (30
The heat exchange in the heat exchanger (600) is stopped when the refrigerant temperature at a predetermined position of the refrigerant passage from the outlet side of (0) to the suction side of the compressor (100) becomes equal to or lower than the predetermined temperature. I do.

【0019】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、圧縮機(100)吸入側の冷媒温度を低下させるこ
とができるので、圧縮機(100)の吸入側から吐出側
に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることがで
き、圧縮機(100)の破損を未然に防止することがで
きる。請求項6に記載の発明では、圧縮機(100)の
吐出側から圧力制御装置(300)の流入側に至る冷媒
通路の所定位置における冷媒圧力と、圧力制御装置(3
00)の出口側から圧縮機(100)の吸入側に至る冷
媒通路の所定位置における冷媒圧力との差圧が、所定差
圧以上となったときに、熱交換器(600)における熱
交換を停止させることを特徴とする。
Thus, the refrigerant temperature at the suction side of the compressor (100) can be reduced, as in the first aspect of the present invention, and thus the refrigerant passage from the suction side to the discharge side of the compressor (100). In this case, the refrigerant temperature can be lowered, and damage to the compressor (100) can be prevented. In the invention according to claim 6, the refrigerant pressure at a predetermined position of the refrigerant passage from the discharge side of the compressor (100) to the inflow side of the pressure control device (300) is determined by the pressure control device (3).
00), the heat exchange in the heat exchanger (600) is performed when the pressure difference between the refrigerant pressure at a predetermined position in the refrigerant passage from the outlet side of the compressor (100) to the suction side of the compressor (100) becomes equal to or higher than the predetermined pressure difference. It is characterized by stopping.

【0020】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、圧縮機(100)吸入側の冷媒温度を低下させるこ
とができるので、圧縮機(100)の吸入側から吐出側
に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることがで
き、圧縮機(100)の破損を未然に防止することがで
きる。請求項7に記載の発明では、圧力制御装置(30
0)の出口側から圧縮機(100)の吸入側に至る冷媒
通路の所定位置における冷媒圧力が、所定圧力以下とな
ったときに、熱交換器(600)における熱交換を停止
させることを特徴とする。
Thus, the refrigerant temperature on the suction side of the compressor (100) can be reduced, as in the first aspect of the present invention, so that the refrigerant passage from the suction side to the discharge side of the compressor (100). In this case, the refrigerant temperature can be lowered, and damage to the compressor (100) can be prevented. In the invention according to claim 7, the pressure control device (30
Heat exchange in the heat exchanger (600) is stopped when the refrigerant pressure at a predetermined position in the refrigerant passage from the outlet side of (0) to the suction side of the compressor (100) becomes equal to or lower than the predetermined pressure. And

【0021】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、圧縮機(100)吸入側の冷媒温度を低下させるこ
とができるので、圧縮機(100)の吸入側から吐出側
に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることがで
き、圧縮機(100)の破損を未然に防止することがで
きる。因みに、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。
Thus, the refrigerant temperature at the suction side of the compressor (100) can be reduced, as in the first aspect of the present invention, so that the refrigerant passage extending from the suction side to the discharge side of the compressor (100). In this case, the refrigerant temperature can be lowered, and damage to the compressor (100) can be prevented. Incidentally, the reference numerals in parentheses of the respective means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiment described later.

【0022】[0022]

【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 サイクルを車両用空調装置に適用したも
のであり、100は車両走行用エンジンから駆動力を得
て気相状態のCO2 を圧縮する圧縮機である。200は
圧縮機100で圧縮されたCO2 を外気等との間で熱交
換して冷却する放熱器(ガスクーラ)であり、300は
放熱器2出口側でのCO 2 温度に応じて放熱器200出
口側圧力を制御する圧力制御弁(圧力制御装置)であ
る。なお、圧力制御弁300は、放熱器200出口側圧
力を制御するとともに減圧器を兼ねており、CO2 は、
この圧力制御弁300にて減圧されて低温低圧の気液2
相状態のCO2 となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG.
CO pertaining to stateTwoCycle applied to vehicle air conditioner
100 is the driving force from the vehicle driving engine.
CO in the gas phaseTwoCompressor. 200 is
CO compressed by the compressor 100TwoHeat exchange with the outside air
Is a radiator (gas cooler) for cooling
CO at radiator 2 outlet side TwoRadiator 200 out according to temperature
Pressure control valve (pressure control device)
You. It should be noted that the pressure control valve 300 is provided at the outlet side of the radiator 200.
It controls the power and doubles as a pressure reducer.TwoIs
The low-temperature low-pressure gas-liquid 2 is depressurized by the pressure control valve 300.
CO in phase stateTwoBecomes

【0023】400は、車室内の空気冷却手段をなす蒸
発器(吸熱器)で、気液2相状態のCO2 は蒸発器40
0内で気化(蒸発)する際に、車室内空気から蒸発潜熱
を奪って車室内空気を冷却する。500は、気相状態の
CO2 と液相状態のCO2 とを分離して気相冷媒を圧縮
機100の吸入側に向けて流出させるとともに、液相状
態のCO2 を一時的に蓄えるアキュムレータ(気液分離
装置)である。
[0023] 400, an evaporator forming the air cooling means in the cabin at (heat absorber), CO 2 in the gas-liquid two-phase state is the evaporator 40
At the time of vaporization (evaporation) within 0, the latent heat of evaporation is taken from the air in the vehicle interior to cool the air in the vehicle interior. An accumulator 500 separates CO 2 in a gaseous state and CO 2 in a liquid state, causes a gaseous refrigerant to flow toward the suction side of the compressor 100, and temporarily stores CO 2 in a liquid state. (Gas-liquid separation device).

【0024】600は、アキュムレータ500から流出
して圧縮機100に吸入されるCO 2 と、放熱器200
から流出したCO2 との間で熱交換を行う内部熱交換器
であり、710はアキュムレータ500から流出したC
2 を内部熱交換器600を迂回させて圧縮機100に
流通させるバイパス通路720を開閉する電磁弁(弁手
段)である。
600 flows out of the accumulator 500
Drawn into the compressor 100 TwoAnd the radiator 200
CO leaked fromTwoInternal heat exchanger that exchanges heat with
710 is the C flowing out of the accumulator 500
OTwoBypasses the internal heat exchanger 600 to the compressor 100
Solenoid valve (valve valve) that opens and closes the bypass passage 720 that circulates
Stage).

【0025】なお、内部熱交換器600は、図2示すよ
うに、渦巻き状のCO2 流路を対抗して設けたものであ
り、601が放熱器200側に接続される高圧流入口で
あり、602が圧力制御弁300側に接続される高圧流
出口であり、603はアキュムレータ500側に接続さ
れる低圧流入口であり、604は圧縮機100側に接続
される低圧流出口である。
As shown in FIG. 2, the internal heat exchanger 600 is provided with a spiral CO 2 channel opposed thereto, and 601 is a high-pressure inlet connected to the radiator 200 side. , 602 are high-pressure outlets connected to the pressure control valve 300 side, 603 is a low-pressure inlet connected to the accumulator 500 side, and 604 is a low-pressure outlet connected to the compressor 100 side.

【0026】711は圧縮機100の吐出側のCO2
度を検出するサーミスタ式の温度センサ(温度検出器)
であり、この温度センサ711の検出信号は、比較装置
712に入力される。この比較装置712は、温度セン
サ711の検出信号に対応するCO2 温度が所定温度T
(本実施形態では120℃)以上であると判定したとき
に、電磁弁710の開閉を制御する制御装置713に信
号を発するものである。
Reference numeral 711 denotes a thermistor type temperature sensor (temperature detector) for detecting the CO 2 temperature on the discharge side of the compressor 100.
The detection signal of the temperature sensor 711 is input to the comparison device 712. The comparison device 712 determines that the CO 2 temperature corresponding to the detection signal of the temperature sensor 711 is equal to the predetermined temperature T.
When it is determined that the temperature is higher than (120 ° C. in the present embodiment), a signal is issued to a control device 713 that controls opening and closing of the solenoid valve 710.

【0027】そして、制御装置713は、比較装置71
2からの信号が入力されたときに電磁弁710を開き、
信号が入力されないときには電磁弁710を閉じる。以
下、710〜713、720を総称して、冷媒バイパス
手段と呼ぶ。なお、所定温度Tは、120℃に限定され
るものではなく、圧縮機100の耐摩耗性および潤滑油
の耐熱性を考慮して適宜選定されるべきものである。
The control device 713 controls the comparison device 71
When the signal from 2 is input, the solenoid valve 710 is opened,
When no signal is input, the solenoid valve 710 is closed. Hereinafter, 710 to 713 and 720 are collectively referred to as refrigerant bypass means. The predetermined temperature T is not limited to 120 ° C., and should be appropriately selected in consideration of the wear resistance of the compressor 100 and the heat resistance of the lubricating oil.

【0028】因みに、800は、圧力制御弁300の故
障等により、放熱器200出口側の圧力が異常上昇した
ときに、圧力制御弁300を迂回してCO2 を流通させ
るリリーフ弁である。次に、圧力制御弁300の構造に
ついて図3を用いて述べる。301は放熱器2から蒸発
器400に至るCO2 流路6aの一部を形成するとと
に、後述するエレメントケース315を収納するケーシ
ングであり、301aは放熱器2側に接続される流入口
301bを有する上蓋であり、301cは蒸発器4側に
接続される流出口301dを有するケーシング本体であ
る。
Reference numeral 800 denotes a relief valve that bypasses the pressure control valve 300 and allows CO 2 to flow when the pressure on the outlet side of the radiator 200 abnormally rises due to a failure of the pressure control valve 300 or the like. Next, the structure of the pressure control valve 300 will be described with reference to FIG. Reference numeral 301 denotes a casing for forming a part of the CO 2 flow path 6a from the radiator 2 to the evaporator 400, and for accommodating an element case 315 described later, and 301a is an inflow port 301b connected to the radiator 2 side. Reference numeral 301c denotes a casing body having an outlet 301d connected to the evaporator 4 side.

【0029】また、ケーシング301には、CO2 流路
6aを上流側空間301eと下流側空間301fとに仕
切る隔壁部302が配設されており、この隔壁部302
には、上流側空間301eと下流側空間301fとを連
通させる弁口303が形成されている。そして、弁口3
03は、針状のニードル弁体(以下、弁体と略す。)3
04により開閉され、この弁体303および後述するダ
イヤフラム306は、ダイヤフラム306の変位に連動
して、ダイヤフラム306が中立状態から弁体303側
(ダイヤフラム306の厚み方向他端側)に向けて変位
したときに弁口303を閉じ、厚み方向一端側に向けて
変位したときに弁口303の開度(弁口303を閉じた
状態を基準とする弁体304の変位量)が最大となるよ
うに構成されている。
The casing 301 is provided with a partition wall 302 for partitioning the CO 2 flow path 6a into an upstream space 301e and a downstream space 301f.
Is formed with a valve port 303 for communicating the upstream space 301e and the downstream space 301f. And valve 3
03 is a needle-shaped needle valve element (hereinafter abbreviated as a valve element) 3
The valve body 303 and a later-described diaphragm 306 are displaced from the neutral state toward the valve body 303 (the other end in the thickness direction of the diaphragm 306) from the neutral state in response to the displacement of the diaphragm 306. The opening of the valve port 303 (the amount of displacement of the valve body 304 based on the state in which the valve port 303 is closed) is maximized when the valve port 303 is closed and displaced toward one end in the thickness direction. It is configured.

【0030】また、上流側空間301eには、密閉空間
(ガス封入室)305が形成されており、この密閉空間
305は、密閉空間305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)306、およびダイヤフラム306の厚み
方向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材(形
成部材)307から形成されている。
A sealed space (gas sealing chamber) 305 is formed in the upstream space 301e. The sealed space 305 is made of a stainless steel material which is deformed and displaced in accordance with a pressure difference between the inside and the outside of the sealed space 305. It is formed of a thin film diaphragm (displacement member) 306 and a diaphragm upper support member (formation member) 307 disposed at one end in the thickness direction of the diaphragm 306.

【0031】一方、ダイヤフラム306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。)307と共にダイヤフラム306を保持固
定するダイヤフラム下側支持部材(保持部材)308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。)308のうち、ダイヤフラ
ム306に形成された変形促進部(変位部材変形部)3
06aに対応する部位には、図4、5に示すように、変
形促進部306aに沿う形状に形成された凹部(保持部
材変形部)308aが形成されている。
On the other hand, a diaphragm lower support member (holding member) 308 for holding and fixing the diaphragm 306 together with a diaphragm upper support member (hereinafter abbreviated as upper support member) 307 is disposed on the other end side in the thickness direction of the diaphragm 306. Of the diaphragm lower support member (hereinafter, abbreviated as “lower support member”) 308, a deformation accelerating portion (displacement member deforming portion) 3 formed on the diaphragm 306.
As shown in FIGS. 4 and 5, a concave portion (holding member deforming portion) 308a formed in a shape along the deformation accelerating portion 306a is formed in a portion corresponding to 06a.

【0032】なお、変形促進部306aとは、ダイヤフ
ラム306の径外方側の一部を波状に変形させたもの
で、ダイヤフラム306が密閉空間305内外の圧力差
に略比例して変形変位するようにするためのものであ
る。また、下側支持部材308のうちダイヤフラム30
6に面する部位には、弁口303が弁体304により閉
じられた状態において、弁体304のうちダイヤフラム
306に接触する面304aに対して略同一面となる下
側平面部(保持部材平面部)308bが形成されてい
る。
The deformation accelerating portion 306a is obtained by deforming a part of the radially outer side of the diaphragm 306 into a wavy shape so that the diaphragm 306 is deformed and displaced substantially in proportion to the pressure difference between the inside and outside of the sealed space 305. It is to make. The diaphragm 30 of the lower support member 308
6, a lower flat portion (holding member flat surface) that is substantially flush with a surface 304a of the valve body 304 that contacts the diaphragm 306 when the valve port 303 is closed by the valve body 304. Part) 308b is formed.

【0033】また、ダイヤフラム306の厚み方向一端
側(密閉空間305内)には、図3に示すように、ダイ
ヤフラム306を介して弁体304に対して弁口303
を閉じる向きの弾性力を作用させる第1コイルばね(第
1弾性部材)309が配設されており、一方、ダイヤフ
ラム306の厚み方向他端側には、弁体304に対して
弁口303を開く向きの弾性力を作用させる第2コイル
バネ(第2弾性部材)310が配設されている。
As shown in FIG. 3, one end of the diaphragm 306 in the thickness direction (in the closed space 305) is connected to the valve body 304 through the diaphragm
A first coil spring (first elastic member) 309 for applying an elastic force in a direction to close the valve is provided. On the other hand, the other end of the diaphragm 306 in the thickness direction is provided with a valve port 303 for the valve element 304. A second coil spring (second elastic member) 310 for applying an elastic force in an opening direction is provided.

【0034】また、311は第1コイルばね309のば
ね座を兼ねるプレート(剛体)であり、このプレート3
11は、ダイヤフラム306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311は、図4、5に示すように、上側支持部
材307に形成された段付き部(ストッパ部)307a
に接触することにより、ダイヤフラム306が、その厚
み方向一端側(密閉空間305側)に向けて所定値以上
に変位することを規制している。
Reference numeral 311 denotes a plate (rigid body) also serving as a spring seat of the first coil spring 309.
Reference numeral 11 is made of a metal having a predetermined thickness so as to have higher rigidity than the diaphragm 306. And
As shown in FIGS. 4 and 5, the plate 311 includes a stepped portion (stopper portion) 307a formed on the upper support member 307.
, Restricting the displacement of the diaphragm 306 toward one end side in the thickness direction (closed space 305 side) of a predetermined value or more.

【0035】そして、上側支持部材307には、プレー
ト311と段付き部307aとが接触したときに、プレ
ート311のうちダイヤフラム306に接触する面31
1aに対して略同一面となる上側平面部(形成部材平面
部)307bが形成されている。因みに、上側支持部材
307の円筒部307cの内壁は、第1コイルばね30
9の案内部をも兼ねている。
When the plate 311 and the stepped portion 307a come into contact with each other, the surface 31 of the plate 311 which comes into contact with the diaphragm 306 is contacted with the upper support member 307.
An upper flat portion (formed member flat portion) 307b which is substantially flush with 1a is formed. Incidentally, the inner wall of the cylindrical portion 307c of the upper support member 307 is
Nine guides are also used.

【0036】なお、プレート311および弁体304
は、両コイルばね309、310により互いにダイヤフ
ラム306に向けて押し付けられているので、プレート
311、弁体304およびダイヤフラム306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、
図3中、312は第2コイルばね310が弁体304に
対して作用させる弾性力を調節するとともに、第2コイ
ルばね310のプレートを兼ねる調節ネジ(弾性力調節
機構)であり、この調節ネジ312は、隔壁部302に
形成された雌ねじ302aにネジ結合している。因み
に、両コイルバネ309、310による初期荷重(弁口
303を閉じた状態での弾性力)は、ダイヤフラム30
6での圧力換算で約1MPaである。
The plate 311 and the valve element 304
Are pressed toward the diaphragm 306 by the two coil springs 309 and 310, so that the plate 311, the valve body 304 and the diaphragm 306 are integrally displaced (operated) while being in contact with each other. by the way,
In FIG. 3, reference numeral 312 denotes an adjusting screw (elastic force adjusting mechanism) that adjusts the elastic force applied to the valve body 304 by the second coil spring 310 and also serves as a plate of the second coil spring 310. Reference numeral 312 is screwed to a female screw 302a formed in the partition wall 302. Incidentally, the initial load (elastic force in a state where the valve port 303 is closed) by the two coil springs 309 and 310 is changed by the diaphragm 30.
6 is about 1 MPa in terms of pressure.

【0037】また、313は密閉空間305内外に渡っ
て上側支持部材307を貫通し、密閉空間305内にC
2 を封入するための封入管(貫通部材)であり、この
封入管313は、ステンレス製の上側支持部材307よ
り熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。な
お、下側支持部材308もステンレス製である。そし
て、封入管313は、弁口303が閉じられた状態にお
ける密閉空間305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。
Reference numeral 313 denotes an upper support member 307 extending inside and outside of the closed space 305, and C
This is a sealing tube (penetrating member) for sealing O 2 , and the sealing tube 313 is made of a material such as copper having a higher thermal conductivity than the stainless steel upper support member 307. The lower support member 308 is also made of stainless steel. The sealing tube 313 has a volume of about 600 kg / m 3 with respect to the inner volume of the closed space 305 when the valve port 303 is closed.
After sealing at an end density, the end is closed by joining means such as welding.

【0038】なお、314は、隔壁部302〜封入管3
13からなるエレメントケース315をケーシング本体
301c内に固定する円錐ばねであり、316はエレメ
ントケース315(隔壁部302)とケーシング本体3
01cとの隙間を密閉するOリングである。因みに、図
6の(a)はエレメントケース315のA矢視図であ
り、図6の(b)は(a)のB矢視図であり、図6から
明らかなように、弁口303は隔壁部302の側面側に
て上流側空間301eに連通している。
Reference numeral 314 denotes the partition 302 to the sealing tube 3.
13 is a conical spring that fixes the element case 315 made of the casing 13 into the casing main body 301c.
This is an O-ring that seals a gap between the O-ring and Oc. 6A is a view of the element case 315 as viewed from the direction of arrow A, and FIG. 6B is a view of the element case 315 as viewed from the direction of arrow B. As is clear from FIG. The side surface of the partition wall 302 communicates with the upstream space 301e.

【0039】次に、本実施形態に係る圧力制御弁300
の作動を述べる。密閉空間305内には、約600kg
/m3 でCO2 が封入されているので、密閉空間305
内圧と温度とは、図7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
305内温度が20℃の場合には、その内圧は約5.8
MPaである。また、弁体304には、密閉空間305
の内圧と両コイルばね309、310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6.8M
Paである。
Next, the pressure control valve 300 according to this embodiment
The operation of will be described. About 600 kg in the closed space 305
Since CO 2 is sealed with / m 3, the closed space 305
The internal pressure and the temperature change along the isopycnic line of 600 kg / m 3 shown in FIG. Therefore, for example, when the temperature inside the closed space 305 is 20 ° C., the internal pressure is about 5.8.
MPa. The valve body 304 has a closed space 305.
And the initial load of both coil springs 309 and 310 are acting at the same time, so that the acting pressure is about 6.8M
Pa.

【0040】したがって、放熱器2側である上流側空間
301eの圧力が6.8MPa以下の場合には、弁口3
03は弁体304によって閉止され、また、上流側空間
301eの圧力が6.8MPaを越えると、弁口303
は開弁する。同様に、例えば密閉空間12内温度が40
℃の場合には、密閉空間305の内圧は図7より約9.
7MPaであり、弁体304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301e
の圧力が10.7MPa以下の場合には、弁口303は
弁来304によって閉止され、また、上流側空間301
eの圧力が10.7MPaを越えると、弁口303は開
弁する。
Therefore, when the pressure in the upstream space 301e on the radiator 2 side is 6.8 MPa or less, the valve port 3
03 is closed by the valve 304, and when the pressure of the upstream space 301e exceeds 6.8 MPa, the valve port 303 is closed.
Opens. Similarly, for example, when the temperature in the closed space 12 is 40
7, the internal pressure of the closed space 305 is about 9.
7 MPa, and the acting force acting on the valve body 304 is about 1
0.7 MPa. Therefore, the upstream space 301e
Is less than 10.7 MPa, the valve port 303 is closed by the valve 304 and the upstream space 301
When the pressure of e exceeds 10.7 MPa, the valve port 303 opens.

【0041】次に、CO2 サイクルの作動を図7を用い
て説明する。ここで、例えば放熱器200の出口側温度
が40℃、かつ、放熱器200出口圧力が10.7MP
a以下のときは、前述のように、圧力制御弁300は閉
じているので、圧縮機100は、アキュムレータ500
内に蓄えられたCO2 を吸引して放熱器200へ向けて
吐出する。これにより、放熱器200の出口側圧力が上
昇していく(b’−c’→b”−c”)。
Next, the operation of the CO 2 cycle will be described with reference to FIG. Here, for example, the outlet side temperature of the radiator 200 is 40 ° C., and the radiator 200 outlet pressure is 10.7MP.
a, the pressure control valve 300 is closed as described above, so that the compressor 100
The CO 2 stored inside is sucked and discharged toward the radiator 200. As a result, the outlet pressure of the radiator 200 increases (b′−c ′ → b ″ −c ″).

【0042】そして遂に、放熱器200の出口側圧力が
10.7MPaを越える(B−C)と圧力制御弁300
が開弁するので、CO2 は減圧しながら気相状態から気
液2相状態に相変化して(C−D)蒸発器400内に流
れ込む。そして、蒸発器400内で蒸発して(D−A)
空気を冷却した後、再びアキュムレータ500に還流す
る。このとき、放熱器200の出口側圧力が再び低下す
るので、圧力制御弁300は再び閉じる。
When the outlet pressure of the radiator 200 finally exceeds 10.7 MPa (BC), the pressure control valve 300
Is opened, so that CO 2 changes in phase from a gas phase state to a gas-liquid two-phase state while reducing the pressure, and flows into the evaporator 400 (C-D). And it evaporates in the evaporator 400 (DA).
After cooling the air, the air is returned to the accumulator 500 again. At this time, the pressure on the outlet side of the radiator 200 decreases again, so the pressure control valve 300 closes again.

【0043】すなわち、このCO2 サイクルは、圧力制
御弁300を閉じることにより、放熱器200の出口側
圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、CO2 を減圧、蒸
発させて空気を冷却するものである。次に、本実施形態
の特徴を述べる。本実施形態に係るCO2 サイクルは、
冷媒バイパス手段700を有しているので、圧縮機10
0の吐出側(放熱器200の入口側)CO2 温度が所定
温度T以上となったときに、アキュムレータ500から
流出したCO2 を内部熱交換器600を迂回させるの
で、低圧CO2 と高圧CO2 との間で熱交換が行われ
ず、圧縮機100の吸入側のCO2 (低圧CO2 )加熱
度が0℃となる。したがって、内部熱交換器600を経
由して圧縮機100に吸入される場合に比べて低圧CO
2 温度を低下させることができるので、圧縮機100の
吸入側から吐出側に至るCO2 の通路においてCO2
度を低下させることができ、圧縮機100の破損を未然
に防止することができる。
That is, this COTwoThe cycle is pressure controlled
By closing the control valve 300, the outlet side of the radiator 200
After increasing the pressure to a predetermined pressure, CO 2TwoDecompress, steam
It emits and cools the air. Next, the present embodiment
The features of CO according to the present embodimentTwoThe cycle is
With the refrigerant bypass means 700, the compressor 10
0 discharge side (entrance side of radiator 200) COTwoPredetermined temperature
When the temperature becomes equal to or higher than T, the accumulator 500
Outflowed COTwoTo bypass the internal heat exchanger 600
And low pressure COTwoAnd high pressure COTwoHeat exchange takes place between
, The CO on the suction side of the compressor 100Two(Low pressure COTwo)heating
The temperature becomes 0 ° C. Therefore, it passes through the internal heat exchanger 600.
Low-pressure CO
TwoSince the temperature can be lowered, the compressor 100
CO from suction side to discharge sideTwoCO in the passageTwoWarm
The compressor 100 can be reduced,
Can be prevented.

【0044】また、アキュムレータ500を備えている
ので、圧縮機100に液相CO2 が吸入されることを防
止できる。延いては、液圧縮より圧縮機100が破損す
ることを防止できる。 (第2実施形態)上述の実施形態では、冷媒バイパス手
段700を電磁弁710および温度センサ730などの
電気的な機器によって構成したが、本実施形態は、図
8、9に示すように、冷媒バイパス手段700を機械的
に構成したものである。
Further, since the accumulator 500 is provided, it is possible to prevent the liquid phase CO 2 from being sucked into the compressor 100. As a result, it is possible to prevent the compressor 100 from being damaged by liquid compression. (Second Embodiment) In the above-described embodiment, the refrigerant bypass means 700 is constituted by an electric device such as the electromagnetic valve 710 and the temperature sensor 730. However, in the present embodiment, as shown in FIGS. The bypass unit 700 is configured mechanically.

【0045】すなわち、図9に示すように、バイパス通
路720を開閉する弁体731の一方側に、バイパス通
路720を閉じる向きに弾性力を弁体731に作用させ
るバネ(弾性体)732を配設するととともに、他方側
にイソブタンなどの流体を所定密度で封入した感温筒部
733を設け、バイパス通路720を開く向きの圧力を
弁体731に作用させる。
That is, as shown in FIG. 9, a spring (elastic body) 732 for applying an elastic force to the valve element 731 in a direction to close the bypass path 720 is disposed on one side of the valve element 731 for opening and closing the bypass path 720. At the same time, a temperature-sensitive cylinder portion 733 in which a fluid such as isobutane is sealed at a predetermined density is provided on the other side, and a pressure for opening the bypass passage 720 is applied to the valve body 731.

【0046】したがって、圧縮機100吐出側のCO2
温度の上昇とともに感温筒部733内の圧力が上昇する
と、その圧力により弁体731が稼動してバイパス通路
720が開かれる。一方、圧縮機100吐出側のCO2
温度の低下とともに感温筒部733内の圧力が低下する
と、バネ732の弾性力によりバイパス通路720が閉
じられる。
Therefore, CO 2 on the discharge side of the compressor 100
When the pressure in the temperature-sensitive cylinder portion 733 rises as the temperature rises, the valve body 731 operates by the pressure and the bypass passage 720 is opened. On the other hand, CO 2 on the compressor 100 discharge side
When the pressure in the temperature sensing tube portion 733 decreases as the temperature decreases, the bypass passage 720 is closed by the elastic force of the spring 732.

【0047】(第3実施形態)上述の実施形態では、C
2 温度を電気的または機械的に検出してバイパス通路
720の開閉を行ったが、本実施形態は、「発明が解決
しようとする課題」の欄で述べたように、低圧CO2
圧力が低圧CO2 の温度(圧縮機100吐出側のCO2
温度)に連動して変化することに着目してなされたもの
である。
(Third Embodiment) In the above embodiment, C
Although the bypass passage 720 is opened and closed by detecting the O 2 temperature electrically or mechanically, as described in the section of “Problems to be Solved by the Invention”, the present embodiment employs the low pressure CO 2 Is the temperature of the low-pressure CO 2 (CO 2 on the discharge side of the compressor 100)
Temperature).

【0048】すなわち、図10に示すように、蒸発器4
00の流出側と圧縮機100の吸入側との間に低圧CO
2 の圧力を検出する圧力センサ(圧力検出手段)74
1、および圧力センサ741の検出圧力が所定圧力P以
下となったときに、制御装置713に信号を発する比較
装置742を設けたものである。なお、所定圧力Pは、
第1、2実施形態における所定温度Tに対応する圧力で
あって、本実施形態では約6MPaである。
That is, as shown in FIG.
00 between the outlet side of the compressor 100 and the suction side of the compressor 100.
Pressure sensor (pressure detecting means) 74 for detecting the pressure of 2
1, and a comparison device 742 that issues a signal to the control device 713 when the pressure detected by the pressure sensor 741 becomes equal to or lower than the predetermined pressure P. The predetermined pressure P is
The pressure corresponds to the predetermined temperature T in the first and second embodiments, and is about 6 MPa in the present embodiment.

【0049】これにより、低圧CO2 の圧力が所定圧力
P以下となったときに、第1、2実施形態と同様に、ア
キュムレータ500から流出したCO2 を内部熱交換器
600を迂回させるので、圧縮機100の吸入側のCO
2 (低圧CO2 )加熱度が0℃となる。したがって、内
部熱交換器600を経由して圧縮機100に吸入される
場合に比べて低圧CO2 温度を低下させることができる
ので、圧縮機100の吸入側から吐出側に至るCO2
通路においてCO2 温度を低下させることができ、圧縮
機100の破損を未然に防止することができる。
Thus, when the pressure of the low-pressure CO 2 becomes equal to or lower than the predetermined pressure P, the CO 2 flowing out of the accumulator 500 is bypassed to the internal heat exchanger 600 as in the first and second embodiments. CO on the suction side of the compressor 100
2 (Low pressure CO 2 ) The heating degree becomes 0 ° C. Therefore, the low-pressure CO 2 temperature can be reduced as compared with the case where the CO 2 is sucked into the compressor 100 via the internal heat exchanger 600, so that the CO 2 passage from the suction side to the discharge side of the compressor 100 is reduced. The CO 2 temperature can be reduced, and damage to the compressor 100 can be prevented.

【0050】(第4実施形態)第3実施形態では、圧縮
機100の吸入側の圧力を圧力センサ741にて電気的
に検出して冷媒バイパス手段700を構成したが、本実
施形態は、図11、12に示すように、圧縮機100の
吸入側の圧力に対して機械的作動する冷媒バイパス手段
700を採用したものである。
(Fourth Embodiment) In the third embodiment, the refrigerant bypass means 700 is configured by electrically detecting the pressure on the suction side of the compressor 100 with the pressure sensor 741. As shown in FIGS. 11 and 12, a refrigerant bypass unit 700 that mechanically operates with respect to the pressure on the suction side of the compressor 100 is employed.

【0051】すなわち、図12に示すように、バイパス
通路720を開閉する弁体751の一方側に、バイパス
通路720を開く向きの弾性力を弁体751に作用させ
るバネ(弾性体)752を配設するととともに、他方側
に、バイパス通路720を閉じる向きの力を弁体751
に作用させるべく、圧縮機100の吸入側圧力を導く。
That is, as shown in FIG. 12, a spring (elastic body) 752 for applying an elastic force to open the bypass passage 720 to the valve body 751 is arranged on one side of the valve body 751 for opening and closing the bypass passage 720. At the same time, a force for closing the bypass passage 720 is applied to the valve 751 on the other side.
, The pressure on the suction side of the compressor 100 is guided.

【0052】これにより、熱負荷の低下とともに圧縮機
100の吸入側の圧力が低下すると、バネ752の弾性
力により弁体751が稼動してバイパス通路720が開
かれ、一方、圧縮機100の吸入側の圧力が上昇する
と、その圧力よりバイパス通路720が閉じられる。 (第5実施形態)上述の実施形態では、アキュムレータ
500から流出したCO2 を内部熱交換器600を迂回
させて圧縮機100に流通させるバイパス通路720を
開閉することにより、低圧CO2 と高圧CO2 との間で
熱交換をするか否かを制御していたが、本実施形態は、
図14に示すように、放熱器200から流出したCO2
を内部熱交換器600を迂回させて圧力制御弁300に
流通させるバイパス通路740を電磁弁750にて開閉
することにより、低圧CO2 と高圧CO2 との間で熱交
換をするか否かを制御するように構成したものである。
As a result, when the pressure on the suction side of the compressor 100 decreases as the heat load decreases, the valve 751 operates by the elastic force of the spring 752, and the bypass passage 720 is opened. When the pressure on the side rises, the bypass passage 720 is closed by the pressure. (Fifth Embodiment) The above-described embodiments, by opening and closing the bypass passage 720 to the CO 2 flowing out of the accumulator 500 to bypass the internal heat exchanger 600 to flow through the compressor 100, the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO Although it was controlled whether or not to perform heat exchange with 2 , this embodiment,
As shown in FIG. 14, CO 2 flowing out of the radiator 200
By opening and closing the bypass passage 740 for bypassing the internal heat exchanger 600 and flowing to the pressure control valve 300 with the solenoid valve 750, it is determined whether or not to perform heat exchange between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2. It is configured to control.

【0053】すなわち、第1実施形態と同様に、圧縮機
100の吐出側(放熱器200の入口側)CO2 温度が
所定温度T以上となったときに、電磁弁750を開いて
放熱器200から流出したCO2 を内部熱交換器600
を迂回させて圧力制御弁300に流通させて低圧CO2
と高圧CO2 との間の熱交換を停止させる。これによ
り、低圧CO2 温度を低下させることができるので、圧
縮機100の吸入側から吐出側に至るCO2 の通路にお
いてCO2 温度を低下させることができ、圧縮機100
の破損を未然に防止することができる。
That is, as in the first embodiment, when the CO 2 temperature on the discharge side of the compressor 100 (the inlet side of the radiator 200) becomes equal to or higher than the predetermined temperature T, the solenoid valve 750 is opened and the radiator 200 is opened. CO 2 flowing out of the internal heat exchanger 600
Is bypassed to flow through the pressure control valve 300 and the low-pressure CO 2
The heat exchange between and high pressure CO 2 is stopped. Thus, it is possible to reduce the low-pressure CO 2 temperature, can reduce the CO 2 temperature at the passage of CO 2 leading to the discharge side of the suction side of the compressor 100, compressor 100
Can be prevented beforehand.

【0054】(第6実施形態)本実施形態は、圧縮機1
00の吸入側から吐出側に至るCO2 の通路においてC
2 温度が上昇するときとは、例えばクールダウン(急
速冷房運転)時のごとく、低圧CO2 の圧力が高く、低
圧CO2 と高圧CO2 との圧力差が小さいときであるこ
とに着目してなされたものである(図7のA−B−C−
D参照)。なお、クールダウン(急速冷房運転)時で
は、一般的に外気温度が略一定と見なせるので、高圧C
2 の圧力も略一定であると見なすことができる。
(Sixth Embodiment) This embodiment relates to a compressor 1
In the CO 2 passage from the suction side to the discharge side
And when the O 2 temperature increases, for example, as when the cool-down (rapid cooling operation), high pressure of the low pressure CO 2, focusing on that is when the pressure difference between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 is small (ABC- of FIG. 7)
D). At the time of cool down (rapid cooling operation), the outside air temperature can be generally regarded as substantially constant.
The O 2 pressure can also be considered to be substantially constant.

【0055】そして、クールダウン時では、大きな冷凍
能力を必要とするので、内部熱交換器600にて低圧C
2 と高圧CO2 とを熱交換させた方がよい。一方、車
室内温度が低下してきて低圧CO2 の圧力が低下し、低
圧CO2 と高圧CO2 との圧力差が大きくなってきたと
きには、大きな冷凍能力を必要としないことに加えて、
圧縮機100の吐出冷媒温度がクールダウン時に比べて
上昇するので(図7のE−F−G参照)、低圧CO2
高圧CO2 との熱交換を停止させた方がよい。
At the time of cooling down, a large refrigeration capacity is required.
It is better to cause heat exchange between O 2 and high-pressure CO 2 . On the other hand, the pressure of the low-pressure CO 2 is decreased been cabin temperature is lowered, when the pressure difference between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 has been increased, in addition to not requiring a large cooling capacity,
Since the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 100 increases as compared with the time of the cool down (see EFG in FIG. 7), it is better to stop the heat exchange between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 .

【0056】そこで、本実施形態では、図15に示すよ
うに、圧縮機100の吐出側圧力(=高圧CO2 の圧
力)と圧縮機100の吸入側圧力(=低圧CO2 の圧
力)との差圧により、バイパス通路720を機械的に開
閉するバイパス手段760を設けている。ここで、バイ
パス手段760は、図16に示すように、バイパス通路
720を開閉する弁体761の一方側に、バイパス通路
720を閉じる向きの弾性力を弁体761に作用させる
バネ(弾性体)762を配設するととともに、アキュム
レータ500の流出側圧力(圧縮機100の吸入側圧
力)を作用させ、他方側に、バイパス通路720を開く
向きの力を弁体761に作用させるべく、圧縮機100
の吐出側圧力を導いている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the discharge side pressure (= high pressure CO 2 pressure) of the compressor 100 and the suction side pressure (= low pressure CO 2 pressure) of the compressor 100 are different. A bypass means 760 for mechanically opening and closing the bypass passage 720 by a differential pressure is provided. Here, as shown in FIG. 16, the bypass unit 760 is provided on one side of the valve body 761 that opens and closes the bypass passage 720 with a spring (elastic body) that applies an elastic force in the direction to close the bypass passage 720 to the valve body 761. In addition to the arrangement of the compressor 762, the compressor 100 is operated so that the outlet side pressure of the accumulator 500 (the suction side pressure of the compressor 100) acts on the other side and a force for opening the bypass passage 720 acts on the valve body 761.
Discharge pressure.

【0057】このとき、バネ762は、圧縮機100の
吐出側圧力(=高圧CO2 の圧力)と圧縮機100の吸
入側圧力(=低圧CO2 の圧力)との差圧が6MPa以
上となったときにバイパス通路720を開くように設定
されている。これにより、圧縮機100の吸入側から吐
出側に至るCO2 の通路においてCO2 温度を低下させ
ることができ、圧縮機100の破損を未然に防止するこ
とができる。
At this time, the differential pressure between the discharge side pressure (= high pressure CO 2 pressure) of the compressor 100 and the suction side pressure (= low pressure CO 2 pressure) of the compressor 100 becomes 6 MPa or more. The setting is such that the bypass passage 720 is opened when the vehicle is turned on. Accordingly, CO 2 temperature at the passage of CO 2 leading to the discharge side of the suction side of the compressor 100 can be lowered, damage to the compressor 100 can be prevented.

【0058】(第7実施形態)本実施形態も第6実施形
態と同様に、低圧CO2 と高圧CO2 との圧力差に基づ
いて両CO2 を熱交換するか否か制御するように構成し
たものである。すなわち、本実施形態では、図17に示
すように、圧力制御弁300のCO2入口側の圧力(=
高圧CO2 の圧力)と圧力制御弁300のCO2 出口側
の圧力(=低圧CO2 の圧力)との差圧により、バイパ
ス通路740を機械的に開閉するバイパス手段780を
設けている。
(Seventh Embodiment) This embodiment, like the sixth embodiment, is configured to control whether or not to heat-exchange both CO 2 based on the pressure difference between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2. It was done. That is, in this embodiment, as shown in Figure 17, the CO 2 inlet side of the pressure control valve 300 pressure (=
A bypass means 780 is provided for mechanically opening and closing the bypass passage 740 by a differential pressure between the pressure of the high pressure CO 2 (pressure of the high pressure CO 2 ) and the pressure at the CO 2 outlet side of the pressure control valve 300 (= pressure of the low pressure CO 2 ).

【0059】ここで、バイパス手段780は、図18に
示すように、バイパス通路720を開閉する弁体781
の一方側に、バイパス通路720を閉じる向きの弾性力
を弁体781に作用させるバネ(弾性体)782を配設
するととともに、圧力制御弁300のCO2 出口側の圧
力(=低圧CO2 の圧力)を作用させ、他方側に、バイ
パス通路720を開く向きの力を弁体771に作用させ
るべく、圧縮機100の吐出側圧力を導いている。
Here, as shown in FIG. 18, the bypass means 780 is a valve body 781 for opening and closing the bypass passage 720.
A spring (elastic body) 782 for applying an elastic force in the direction of closing the bypass passage 720 to the valve body 781 is disposed on one side of the valve, and the pressure at the CO 2 outlet side of the pressure control valve 300 (= low pressure CO 2 Pressure) is applied, and the discharge side pressure of the compressor 100 is guided to the other side to apply a force for opening the bypass passage 720 to the valve body 771.

【0060】このとき、バネ762は、圧力制御弁30
0のCO2 入口側の圧力(=高圧CO2 の圧力)と圧力
制御弁300のCO2 出口側の圧力(=低圧CO2 の圧
力)との差圧との差圧が6MPa以上となったときにバ
イパス通路720を開くように設定されている。 (第8実施形態)本実施形態は、第6実施形態の冒頭で
述べたように、クールダウン時等では、低圧CO2 の圧
力が、車室内温度が低下してきたときに比べて高いこと
を利用してなされたものである。
At this time, the spring 762 is
The pressure difference between the pressure on the CO 2 inlet side of 0 (= high-pressure CO 2 pressure) and the pressure on the CO 2 outlet side of the pressure control valve 300 (= low-pressure CO 2 pressure) became 6 MPa or more. Sometimes, the bypass passage 720 is set to open. (Eighth Embodiment) In the present embodiment, as described at the beginning of the sixth embodiment, the pressure of the low-pressure CO 2 is higher at the time of cool-down and the like than when the temperature in the vehicle compartment decreases. It was done using.

【0061】すなわち、本実施形態では、図19に示す
ように、バイパス通路720を開閉するバイパス手段7
80の弁体781の一方側に、バイパス通路720を開
く向きの弾性力を弁体781に作用させるバネ(弾性
体)782を配設するととともに、他方側に、バイパス
通路720を閉じる向きの力を弁体781に作用させる
べく、アキュムレータ500の流出側圧力を導くように
したものである。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 19, the bypass means 7 for opening and closing the bypass passage 720 is provided.
A spring (elastic body) 782 for applying an elastic force in the direction of opening the bypass passage 720 to the valve body 781 is provided on one side of the valve body 781 of the valve 80, and a force for closing the bypass passage 720 is provided on the other side. Is applied to the valve body 781 to guide the pressure on the outlet side of the accumulator 500.

【0062】ここで、バネ782は、アキュムレータ5
00の流出側圧力(低圧CO2 の圧力)が所定圧力(本
実施形態では4MPa)以下となったときにバイパス通
路720を開くように設定されている。 (第9実施形態)本実施形態は、第8実施形態と同様
に、クールダウン時等では、低圧CO2 の圧力が、車室
内温度が低下してきたときに比べて高いことを利用して
なされたものである。
Here, the spring 782 is connected to the accumulator 5
The bypass passage 720 is set to open when the outflow pressure (pressure of the low-pressure CO 2 ) of 00 becomes a predetermined pressure (4 MPa in this embodiment) or lower. (Ninth Embodiment) This embodiment is similar to the eighth embodiment by utilizing the fact that the pressure of the low-pressure CO 2 is higher at the time of cool down and the like when the temperature in the vehicle compartment is lowered. It is a thing.

【0063】すなわち、本実施形態では、図21に示す
ように、バイパス通路740を開閉するバイパス手段7
90の弁体791の一方側に、バイパス通路740を開
く向きの弾性力を弁体791に作用させるバネ(弾性
体)792を配設するととともに、他方側に、バイパス
通路740を閉じる向きの力を弁体791に作用させる
べく、圧力制御装置300の流出側圧力を導くようにし
たものである。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 21, the bypass means 7 for opening and closing the bypass passage 740 is provided.
A spring (elastic body) 792 for applying an elastic force in the direction of opening the bypass passage 740 to the valve body 791 is provided on one side of the valve body 791 of the 90, and a force for closing the bypass passage 740 on the other side. Is applied to the valve element 791 to guide the pressure on the outlet side of the pressure control device 300.

【0064】ここで、バネ792は、圧力制御装置30
0の流出側圧力(低圧CO2 の圧力)が所定圧力(本実
施形態では4MPa)以下となったときにバイパス通路
740を開くように設定されている。ところで、本発明
は、CO2 を使用した超臨界冷凍サイクルに使用が限定
されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化
窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いた蒸気圧縮式冷
凍サイクルにも適用することができる。
Here, the spring 792 is connected to the pressure control device 30.
The setting is such that the bypass passage 740 is opened when the outflow pressure of 0 (the pressure of the low-pressure CO 2 ) becomes equal to or lower than a predetermined pressure (4 MPa in this embodiment). By the way, the present invention is not limited to the use of a supercritical refrigeration cycle using CO 2 , for example, a vapor compression refrigeration cycle using a refrigerant used in a supercritical region such as ethylene, ethane, and nitrogen oxide. Can also be applied.

【0065】また、上述の実施形態では、圧力制御弁3
00を機械的に構成したが、圧力センサおよび電気式の
開閉弁などにて電気的な圧力制御弁を構成してもよい。
また、内部熱交換器600の構造は、図2に示すよう
に、渦巻き状に限定されるものではなく、図13に示す
ように、2重円筒状に構成してもよい。また、第1、2
実施形態では、圧縮機100の吐出側のCO2 温度に基
づいて電磁弁などの弁手段を開閉したが、CO2 温度を
検出する位置はこれに限定されるものではなく、蒸発器
400の流入側から放熱器200の入口側に至る冷媒通
路の所定位置であればどこでもよい。但し、所定温度
は、その検出位置に応じて適宜設定する必要がある。
In the above embodiment, the pressure control valve 3
Although 00 is mechanically configured, an electrical pressure control valve may be configured by a pressure sensor, an electric open / close valve, and the like.
Further, the structure of the internal heat exchanger 600 is not limited to a spiral shape as shown in FIG. 2, and may be formed in a double cylindrical shape as shown in FIG. In addition, the first and second
In the embodiment, the valve means such as the electromagnetic valve is opened and closed based on the CO 2 temperature on the discharge side of the compressor 100. However, the position for detecting the CO 2 temperature is not limited to this, Any position may be used as long as it is a predetermined position of the refrigerant passage from the side to the inlet side of the radiator 200. However, the predetermined temperature needs to be set appropriately according to the detection position.

【0066】また、第8、9実施形態は、低圧CO2
圧力に基づいて低圧CO2 と高圧CO2 とを熱交換する
か否か制御したが、CO2 圧力は、CO2 温度と相関関
係があることから、低圧CO2 の温度が所定温度(例え
ば4MPaのCO2 に対応するCO2 温度)以下となっ
たときに、低圧CO2 と高圧CO2 との熱交換を停止さ
せてもよい。
[0066] Further, the 8,9 embodiments have a low pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 controls whether or not to heat exchange on the basis of the pressure of the low pressure CO 2, CO 2 pressure, CO 2 temperature correlation Because of the relationship, when the temperature of the low-pressure CO 2 becomes equal to or lower than a predetermined temperature (for example, a CO 2 temperature corresponding to 4 MPa of CO 2 ), the heat exchange between the low-pressure CO 2 and the high-pressure CO 2 may be stopped. Good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a first embodiment.

【図2】内部熱交換器の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an internal heat exchanger.

【図3】圧力制御弁の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a pressure control valve.

【図4】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a diaphragm portion showing a valve open state.

【図5】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図であ
る。
FIG. 5 is an enlarged view of a diaphragm portion showing a valve closed state.

【図6】(a)は図3のA矢視図であり、(b)は
(a)のB矢視図である。
6 (a) is a view as viewed from an arrow A in FIG. 3, and FIG. 6 (b) is a view as viewed from an arrow B in FIG. 3 (a).

【図7】CO2 のモリエル線図である。FIG. 7 is a Mollier diagram of CO 2 .

【図8】第2実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式
図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a second embodiment.

【図9】第2実施形態に係る圧力制御弁の模式図であ
る。
FIG. 9 is a schematic view of a pressure control valve according to a second embodiment.

【図10】第3実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a third embodiment.

【図11】第3実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a third embodiment.

【図12】第4実施形態に係る圧力制御弁の模式図であ
る。
FIG. 12 is a schematic diagram of a pressure control valve according to a fourth embodiment.

【図13】内部熱交換器の変形例を示す図面である。FIG. 13 is a drawing showing a modification of the internal heat exchanger.

【図14】第5実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a fifth embodiment.

【図15】第6実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a sixth embodiment.

【図16】第6実施形態2係るバイパス手段の拡大図で
ある。
FIG. 16 is an enlarged view of a bypass unit according to the sixth embodiment.

【図17】第7実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a seventh embodiment.

【図18】第7実施形態2係るバイパス手段の拡大図で
ある。
FIG. 18 is an enlarged view of a bypass unit according to the seventh embodiment.

【図19】第8実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 19 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to an eighth embodiment.

【図20】第8実施形態2係るバイパス手段の拡大図で
ある。
FIG. 20 is an enlarged view of a bypass unit according to the eighth embodiment.

【図21】第9実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模
式図である。
FIG. 21 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle according to a ninth embodiment.

【図22】第9実施形態2係るバイパス手段の拡大図で
ある。
FIG. 22 is an enlarged view of a bypass unit according to a ninth embodiment.

【図23】CO2 のモリエル線図である。FIG. 23 is a Mollier diagram of CO 2 .

【図24】放熱器出口側圧力と成績係数(COP)との
関係を示すグラフである。
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the radiator outlet pressure and the coefficient of performance (COP).

【図25】放熱器出口側のCO2 温度と目標放熱器出口
側圧力との関係を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the CO 2 temperature at the radiator outlet and the target radiator outlet pressure.

【図26】CO2 のモリエル線図である。FIG. 26 is a Mollier diagram of CO 2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…圧縮機、200…放熱器、300…圧力制御弁
(圧力制御装置) 400…蒸発器、500…アキュムレータ(気液分離装
置)、600…内部熱交換器、700…冷媒バイパス手
段。
100: compressor, 200: radiator, 300: pressure control valve (pressure control device) 400: evaporator, 500: accumulator (gas-liquid separator), 600: internal heat exchanger, 700: refrigerant bypass means.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷媒を圧縮する圧縮機(100)と、 前記圧縮機(100)から吐出される冷媒を冷却すると
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)から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記放熱器(200)出口側の冷媒温度に基づい
て前記放熱器(200)出口側の冷媒圧力を制御する圧
力制御装置(300)と、 前記圧力制御装置(300)にて減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器(400)と、 前記蒸発器(400)から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機(100)の
吸入側に向けて流出させる気液分離装置(500)と、 前記気液分離装置(500)から流出して前記圧縮機
(100)に吸入される冷媒と、前記放熱器(200)
から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器(60
0)と、 前記蒸発器(400)の流入側から前記放熱器(20
0)の入口側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温
度が所定温度以上となったときに、前記気液分離装置
(500)から流出した冷媒を前記熱交換器(600)
を迂回させて前記圧縮機(100)に流通させる冷媒バ
イパス手段(700)とを備えることを特徴とする超臨
界冷凍サイクル。
A compressor (100) for compressing a refrigerant; a radiator (200) for cooling a refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure exceeding a critical pressure of the refrigerant; A pressure controller (300) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the radiator (200) and controlling the refrigerant pressure at the outlet of the radiator (200) based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the radiator (200); An evaporator (400) for evaporating the refrigerant depressurized by the pressure control device (300); separating the refrigerant flowing out of the evaporator (400) into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant; A gas-liquid separator (500) that flows toward the suction side of the compressor (100); a refrigerant that flows out of the gas-liquid separator (500) and is sucked into the compressor (100); Container (200)
Heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the
0) and the radiator (20) from the inflow side of the evaporator (400).
When the refrigerant temperature at a predetermined position of the refrigerant passage reaching the inlet side of 0) becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the refrigerant flowing out of the gas-liquid separation device (500) is transferred to the heat exchanger (600).
And a refrigerant bypass means (700) for bypassing and flowing through the compressor (100).
【請求項2】 前記冷媒バイパス手段(700)は、 前記気液分離装置(500)から流出した冷媒を前記熱
交換器(600)を迂回させて前記圧縮機(100)に
流通させるバイパス通路(720)と、 前記バイパス通路(720)を開閉する弁手段(71
0)と、 前記圧縮機(100)から吐出された冷媒の温度を検出
し、その検出温度が所定温度以上となったときに、前記
弁手段(710)を開く弁制御手段(711〜713)
とを有して構成されていることを特徴とする請求項1に
記載の超臨界冷凍サイクル。
2. The refrigerant bypass unit (700) includes a bypass passage (70) that allows the refrigerant flowing out of the gas-liquid separator (500) to bypass the heat exchanger (600) and flow to the compressor (100). 720) and valve means (71) for opening and closing the bypass passage (720).
0) and a valve control means (711-713) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (100) and opening the valve means (710) when the detected temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature.
The supercritical refrigeration cycle according to claim 1, characterized by comprising:
【請求項3】 前記冷媒バイパス手段(700)は、 前記気液分離装置(500)から流出した冷媒を前記熱
交換器(600)を迂回させて前記圧縮機(100)に
流通させるバイパス通路(720)と、 前記バイパス通路(720)を開閉する弁手段(71
0)と、 前記圧縮機(100)に吸入される冷媒の圧力を検出
し、その検出圧力が所定圧力以下となったときに、前記
弁手段(710)を開く弁制御手段(741〜743)
とを有して構成されていることを特徴とする請求項1に
記載の超臨界冷凍サイクル。
3. The refrigerant bypass means (700) includes a bypass passage (70) for allowing the refrigerant flowing out of the gas-liquid separator (500) to bypass the heat exchanger (600) and flow to the compressor (100). 720) and valve means (71) for opening and closing the bypass passage (720).
0) and a valve control means (741 to 743) for detecting the pressure of the refrigerant drawn into the compressor (100) and opening the valve means (710) when the detected pressure becomes equal to or lower than a predetermined pressure.
The supercritical refrigeration cycle according to claim 1, characterized by comprising:
【請求項4】 冷媒を圧縮する圧縮機(100)と、 前記圧縮機(100)から吐出される冷媒を冷却すると
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)から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記放熱器(200)出口側の冷媒温度に基づい
て前記放熱器(200)出口側の冷媒圧力を制御する圧
力制御装置(300)と、 前記圧力制御装置(300)にて減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器(400)と、 前記蒸発器(400)から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機(100)の
吸入側に向けて流出させる気液分離装置(500)と、 前記気液分離装置(500)から流出して前記圧縮機
(100)に吸入される冷媒と、前記放熱器(200)
から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器(60
0)とを備え、 前記圧縮機(100)の吐出側から前記圧力制御装置
(300)の流入側に至る冷媒通路の所定位置における
冷媒温度が所定温度以上となったときに、前記熱交換器
(600)における熱交換を停止させることを特徴とす
る超臨界冷凍サイクル。
4. A compressor (100) for compressing a refrigerant, a radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure exceeding a critical pressure of the refrigerant, A pressure controller (300) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the radiator (200) and controlling the refrigerant pressure at the outlet of the radiator (200) based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the radiator (200); An evaporator (400) for evaporating the refrigerant depressurized by the pressure control device (300); separating the refrigerant flowing out of the evaporator (400) into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant; A gas-liquid separator (500) that flows toward the suction side of the compressor (100); a refrigerant that flows out of the gas-liquid separator (500) and is sucked into the compressor (100); Container (200)
Heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the
0), wherein when a refrigerant temperature at a predetermined position in a refrigerant passage from a discharge side of the compressor (100) to an inflow side of the pressure control device (300) becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the heat exchanger A supercritical refrigeration cycle, wherein the heat exchange in (600) is stopped.
【請求項5】 冷媒を圧縮する圧縮機(100)と、 前記圧縮機(100)から吐出される冷媒を冷却すると
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)から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記放熱器(200)出口側の冷媒温度に基づい
て前記放熱器(200)出口側の冷媒圧力を制御する圧
力制御装置(300)と、 前記圧力制御装置(300)にて減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器(400)と、 前記蒸発器(400)から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機(100)の
吸入側に向けて流出させる気液分離装置(500)と、 前記気液分離装置(500)から流出して前記圧縮機
(100)に吸入される冷媒と、前記放熱器(200)
から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器(60
0)とを備え、 前記圧力制御装置(300)の出口側から前記圧縮機
(100)の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における
冷媒温度が所定温度以下となったときに、前記熱交換器
(600)における熱交換を停止させることを特徴とす
る超臨界冷凍サイクル。
5. A compressor (100) for compressing a refrigerant, a radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure exceeding a critical pressure of the refrigerant, A pressure controller (300) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the radiator (200) and controlling the refrigerant pressure at the outlet of the radiator (200) based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the radiator (200); An evaporator (400) for evaporating the refrigerant depressurized by the pressure control device (300); separating the refrigerant flowing out of the evaporator (400) into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant; A gas-liquid separation device (500) that flows out toward the suction side of the compressor (100); a refrigerant that flows out of the gas-liquid separation device (500) and is sucked into the compressor (100); Container (200)
Heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the
0), wherein when a refrigerant temperature at a predetermined position of a refrigerant passage from an outlet side of the pressure control device (300) to a suction side of the compressor (100) becomes equal to or lower than a predetermined temperature, the heat exchanger A supercritical refrigeration cycle, wherein the heat exchange in (600) is stopped.
【請求項6】 冷媒を圧縮する圧縮機(100)と、 前記圧縮機(100)から吐出される冷媒を冷却すると
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)から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記放熱器(200)出口側の冷媒温度に基づい
て前記放熱器(200)出口側の冷媒圧力を制御する圧
力制御装置(300)と、 前記圧力制御装置(300)にて減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器(400)と、 前記蒸発器(400)から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機(100)の
吸入側に向けて流出させる気液分離装置(500)と、 前記気液分離装置(500)から流出して前記圧縮機
(100)に吸入される冷媒と、前記放熱器(200)
から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器(60
0)とを備え、 前記圧縮機(100)の吐出側から前記圧力制御装置
(300)の流入側に至る冷媒通路の所定位置における
冷媒圧力と、前記圧力制御装置(300)の出口側から
前記圧縮機(100)の吸入側に至る冷媒通路の所定位
置における冷媒圧力との差圧が、所定差圧以上となった
ときに、前記熱交換器(600)における熱交換を停止
させることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
6. A compressor (100) for compressing a refrigerant, a radiator (200) for cooling a refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure exceeding a critical pressure of the refrigerant, A pressure controller (300) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the radiator (200) and controlling the refrigerant pressure at the outlet of the radiator (200) based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the radiator (200); An evaporator (400) for evaporating the refrigerant depressurized by the pressure control device (300); separating the refrigerant flowing out of the evaporator (400) into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant; A gas-liquid separation device (500) that flows out toward the suction side of the compressor (100); a refrigerant that flows out of the gas-liquid separation device (500) and is sucked into the compressor (100); Container (200)
Heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the
0), and a refrigerant pressure at a predetermined position of a refrigerant passage from a discharge side of the compressor (100) to an inflow side of the pressure control device (300), and the refrigerant pressure from an outlet side of the pressure control device (300). The heat exchange in the heat exchanger (600) is stopped when a pressure difference between the refrigerant pressure at a predetermined position in the refrigerant passage reaching the suction side of the compressor (100) and the refrigerant pressure becomes equal to or higher than the predetermined pressure difference. And a supercritical refrigeration cycle.
【請求項7】 冷媒を圧縮する圧縮機(100)と、 前記圧縮機(100)から吐出される冷媒を冷却すると
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)から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記放熱器(200)出口側の冷媒温度に基づい
て前記放熱器(200)出口側の冷媒圧力を制御する圧
力制御装置(300)と、 前記圧力制御装置(300)にて減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器(400)と、 前記蒸発器(400)から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機(100)の
吸入側に向けて流出させる気液分離装置(500)と、 前記気液分離装置(500)から流出して前記圧縮機
(100)に吸入される冷媒と、前記放熱器(200)
から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器(60
0)とを備え、 前記圧力制御装置(300)の出口側から前記圧縮機
(100)の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における
冷媒圧力が、所定圧力以下となったときに、前記熱交換
器(600)における熱交換を停止させることを特徴と
する超臨界冷凍サイクル。
7. A compressor (100) for compressing a refrigerant, a radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure exceeding a critical pressure of the refrigerant, A pressure controller (300) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the radiator (200) and controlling the refrigerant pressure at the outlet of the radiator (200) based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the radiator (200); An evaporator (400) for evaporating the refrigerant depressurized by the pressure control device (300); separating the refrigerant flowing out of the evaporator (400) into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant; A gas-liquid separation device (500) that flows out toward the suction side of the compressor (100); a refrigerant that flows out of the gas-liquid separation device (500) and is sucked into the compressor (100); Container (200)
Heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the
0), wherein when the refrigerant pressure at a predetermined position in the refrigerant passage from the outlet side of the pressure control device (300) to the suction side of the compressor (100) becomes equal to or lower than a predetermined pressure, the heat exchange is performed. A supercritical refrigeration cycle characterized by stopping heat exchange in a vessel (600).
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