JPH11201560A - 超臨界冷凍サイクル - Google Patents
超臨界冷凍サイクルInfo
- Publication number
- JPH11201560A JPH11201560A JP257198A JP257198A JPH11201560A JP H11201560 A JPH11201560 A JP H11201560A JP 257198 A JP257198 A JP 257198A JP 257198 A JP257198 A JP 257198A JP H11201560 A JPH11201560 A JP H11201560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- refrigerant
- control valve
- compressor
- degree
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/17—Speeds
- F25B2700/171—Speeds of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/193—Pressures of the compressor
- F25B2700/1933—Suction pressures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/197—Pressures of the evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
- F25B2700/21174—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the inlet of the evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
- F25B2700/21175—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the outlet of the evaporator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮機の回転数が低下したときに冷凍能力が
低下することを防止する。 【解決手段】 圧縮機１の回転数が低下し、低圧側の圧
力が所定以上となったときに、圧力制御弁３の開度を縮
小させて放熱器２の出口側冷媒圧力を最適制御線ηmax
により決定される所定圧力より高くするとともに、加熱
度制御弁５の開度を縮小させて加熱度を所定値より大き
くする。これにより、蒸発器６の比エンタルピ差を大き
くすることができるので、圧縮機１の回転数が低下した
ときであっても、冷凍能力が大きく低下することを防止
できる。
低下することを防止する。 【解決手段】 圧縮機１の回転数が低下し、低圧側の圧
力が所定以上となったときに、圧力制御弁３の開度を縮
小させて放熱器２の出口側冷媒圧力を最適制御線ηmax
により決定される所定圧力より高くするとともに、加熱
度制御弁５の開度を縮小させて加熱度を所定値より大き
くする。これにより、蒸発器６の比エンタルピ差を大き
くすることができるので、圧縮機１の回転数が低下した
ときであっても、冷凍能力が大きく低下することを防止
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機の吐出側
（高圧側）の圧力が、冷媒を臨界圧力を超える超臨界冷
凍サイクルに関するもので、車両用に用いて有効であ
る。
（高圧側）の圧力が、冷媒を臨界圧力を超える超臨界冷
凍サイクルに関するもので、車両用に用いて有効であ
る。
【０００２】
【従来の技術】二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒とする超臨
界冷凍サイクル（以下、この超臨界冷凍サイクルをＣＯ
2 サイクルと呼ぶ。）では、冷凍能力を増大させるとき
には、特表平３−５０３２０６号公報に記載のごとく、
放熱器出口側（高圧側）のＣＯ 2 圧力を上昇させる必要
がある。
界冷凍サイクル（以下、この超臨界冷凍サイクルをＣＯ
2 サイクルと呼ぶ。）では、冷凍能力を増大させるとき
には、特表平３−５０３２０６号公報に記載のごとく、
放熱器出口側（高圧側）のＣＯ 2 圧力を上昇させる必要
がある。
【０００３】しかし、冷凍能力を増大させるべく、単純
に高圧側の圧力を上昇させると、冷凍能力の増大量に比
べて圧縮機の圧縮仕事の増大量の方が上回るので、ＣＯ
2 サイクルの成績係数が悪化してしまうという問題が発
生する。そこで、出願人は、成績係数が最大となるよう
に、放熱器出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器出口側
のＣＯ2 圧力を制御する圧力制御弁を既に出願している
（特願平９−２３１２４９等）。
に高圧側の圧力を上昇させると、冷凍能力の増大量に比
べて圧縮機の圧縮仕事の増大量の方が上回るので、ＣＯ
2 サイクルの成績係数が悪化してしまうという問題が発
生する。そこで、出願人は、成績係数が最大となるよう
に、放熱器出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器出口側
のＣＯ2 圧力を制御する圧力制御弁を既に出願している
（特願平９−２３１２４９等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両用空調
装置では、圧縮機は車両走行用エンジンにより駆動され
ているので、車両停止時（アイドリング時）などのエン
ジン回転数の低いときには、圧縮機の回転数も低下して
しまう。このため、ＣＯ2 サイクルを車両用空調装置に
適用した場合には、アイドリング時のごとくエンジン回
転数が低いときには、圧縮機の回転数が低下してＣＯ2
サイクル内を循環するＣＯ2 の質量流量が低下すること
に加えて、上記圧力制御弁は、成績係数が最大となるよ
うにその開度を調節するため、冷凍能力が不足してしま
う（図２に２点鎖線）。
装置では、圧縮機は車両走行用エンジンにより駆動され
ているので、車両停止時（アイドリング時）などのエン
ジン回転数の低いときには、圧縮機の回転数も低下して
しまう。このため、ＣＯ2 サイクルを車両用空調装置に
適用した場合には、アイドリング時のごとくエンジン回
転数が低いときには、圧縮機の回転数が低下してＣＯ2
サイクル内を循環するＣＯ2 の質量流量が低下すること
に加えて、上記圧力制御弁は、成績係数が最大となるよ
うにその開度を調節するため、冷凍能力が不足してしま
う（図２に２点鎖線）。
【０００５】さらに、ＣＯ2 サイクルでは、フロンを冷
媒とする冷凍サイクルに比べて圧力が高い領域（超臨界
域）で稼動していることに加えて、ＣＯ2 の飽和気線の
傾きがフロンの飽和気線の傾きに比べて小さいことか
ら、圧縮機の回転数の低下とともに質量流量が低下して
蒸発器内（低圧側）の圧力が上昇すると、フロンを冷媒
とする冷凍サイクルに比べて大きく冷凍能力が低下する
（図６）。
媒とする冷凍サイクルに比べて圧力が高い領域（超臨界
域）で稼動していることに加えて、ＣＯ2 の飽和気線の
傾きがフロンの飽和気線の傾きに比べて小さいことか
ら、圧縮機の回転数の低下とともに質量流量が低下して
蒸発器内（低圧側）の圧力が上昇すると、フロンを冷媒
とする冷凍サイクルに比べて大きく冷凍能力が低下する
（図６）。
【０００６】本発明は、上記点に鑑み、圧縮機の回転数
が低下したときなどに冷凍能力が低下することを防止す
ることを目的とする。
が低下したときなどに冷凍能力が低下することを防止す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１、
３に記載の発明では、圧縮機（１）の吸入側の冷媒圧力
が第２所定圧力を超えたときには、圧力制御弁（３）の
開度を縮小させて放熱器（２）の出口側冷媒圧力を第１
所定圧力より高くするとともに、加熱度制御弁（５）の
開度を縮小させて加熱度を所定値より大きくすることを
特徴とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１、
３に記載の発明では、圧縮機（１）の吸入側の冷媒圧力
が第２所定圧力を超えたときには、圧力制御弁（３）の
開度を縮小させて放熱器（２）の出口側冷媒圧力を第１
所定圧力より高くするとともに、加熱度制御弁（５）の
開度を縮小させて加熱度を所定値より大きくすることを
特徴とする。
【０００８】これにより、蒸発器（６）の入口側と出口
側との比エンタルピ差を大きくすることができるので、
圧縮機（１）の吸入側の冷媒圧力が第２所定圧力を超え
て圧縮機（１）の回転数が低下したときであっても、冷
凍能力が大きく低下することを防止できる。請求項２、
３に記載の発明では、圧縮機（１）の回転数が所定回転
数以下のときには、圧力制御弁（３）の開度を縮小させ
て放熱器（２）の出口側冷媒圧力を所定圧力より高くす
るとともに、加熱度制御弁（５）の開度を縮小させて加
熱度を所定値より大きくすることを特徴とする。
側との比エンタルピ差を大きくすることができるので、
圧縮機（１）の吸入側の冷媒圧力が第２所定圧力を超え
て圧縮機（１）の回転数が低下したときであっても、冷
凍能力が大きく低下することを防止できる。請求項２、
３に記載の発明では、圧縮機（１）の回転数が所定回転
数以下のときには、圧力制御弁（３）の開度を縮小させ
て放熱器（２）の出口側冷媒圧力を所定圧力より高くす
るとともに、加熱度制御弁（５）の開度を縮小させて加
熱度を所定値より大きくすることを特徴とする。
【０００９】これにより、請求項１に記載の発明と同様
な効果を得ることができる。なお、上記各手段の括弧内
の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応
関係を示すものである。
な効果を得ることができる。なお、上記各手段の括弧内
の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応
関係を示すものである。
【００１０】
【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ＣＯ2 サイクルを車両用冷凍サイクルに適
用したものであり、図１は本実施形態に係るＣＯ2 サイ
クルの模式図である。１は車両走行用エンジンから駆動
力を得てＣＯ2 を圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１
から吐出した冷媒を冷却する放熱器（ガスクーラ）であ
る。なお、放熱器２内の温度は、後述するように、定各
状態（通常運転状態）では冷媒（ＣＯ2 ）の臨界温度を
超えている。
本発明に係るＣＯ2 サイクルを車両用冷凍サイクルに適
用したものであり、図１は本実施形態に係るＣＯ2 サイ
クルの模式図である。１は車両走行用エンジンから駆動
力を得てＣＯ2 を圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１
から吐出した冷媒を冷却する放熱器（ガスクーラ）であ
る。なお、放熱器２内の温度は、後述するように、定各
状態（通常運転状態）では冷媒（ＣＯ2 ）の臨界温度を
超えている。
【００１１】３は放熱器２の出口側のＣＯ2 温度とＣＯ
2 温度とが、最適制御線ηmax （図２参照）で示される
関係となるように、その開度が制御される電気式の圧力
制御弁であり、４は圧力制御弁３にて減圧されて気液２
相状態となったＣＯ2 のうち液相冷媒のみを流出すると
ともに、ＣＯ2 サイクル中の余剰ＣＯ2 を貯えるレシー
バである。
2 温度とが、最適制御線ηmax （図２参照）で示される
関係となるように、その開度が制御される電気式の圧力
制御弁であり、４は圧力制御弁３にて減圧されて気液２
相状態となったＣＯ2 のうち液相冷媒のみを流出すると
ともに、ＣＯ2 サイクル中の余剰ＣＯ2 を貯えるレシー
バである。
【００１２】なお、最適制御線ηmax とは、放熱器２の
出口側冷媒（ＣＯ2 ）温度に対して、ＣＯ2 サイクル
（超臨界冷凍サイクル）の成績係数が最大となる放熱器
２の出口側冷媒（ＣＯ2 ）圧力をモリエル線図上に描い
たものである。また、５はレシーバ４から流出した液相
ＣＯ2 をさらに減圧するとともに、圧縮機１の入口側
（後述する蒸発器６の出口側）のＣＯ2 の加熱度が所定
値（本実施形態では０℃）となるように、その開度が制
御される電気式の加熱度制御弁であり、６は加熱度制御
弁５から流出した液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。
出口側冷媒（ＣＯ2 ）温度に対して、ＣＯ2 サイクル
（超臨界冷凍サイクル）の成績係数が最大となる放熱器
２の出口側冷媒（ＣＯ2 ）圧力をモリエル線図上に描い
たものである。また、５はレシーバ４から流出した液相
ＣＯ2 をさらに減圧するとともに、圧縮機１の入口側
（後述する蒸発器６の出口側）のＣＯ2 の加熱度が所定
値（本実施形態では０℃）となるように、その開度が制
御される電気式の加熱度制御弁であり、６は加熱度制御
弁５から流出した液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。
【００１３】なお、７は放熱器２の出口側のＣＯ2 温度
を検出する第１温度センサ（第１温度検出手段）であ
り、８は圧縮機１の入口側（蒸発器６の出口側）のＣＯ
2 温度を検出する第２温度センサ（第２温度検出手段）
である。９は放熱器２の出口側のＣＯ2 圧力を検出する
第１圧力センサ（第１圧力検出手段）であり、１０は圧
縮機１の入口側（蒸発器６の出口側）のＣＯ2 圧力を検
出する第２圧力センサ（第２圧力検出手段）である。そ
して、電子制御装置（ＥＣＵ）１１は、これらセンサ７
〜１０の信号に基づいて予め設定されたプログラムに従
って両制御弁３、５を制御する。
を検出する第１温度センサ（第１温度検出手段）であ
り、８は圧縮機１の入口側（蒸発器６の出口側）のＣＯ
2 温度を検出する第２温度センサ（第２温度検出手段）
である。９は放熱器２の出口側のＣＯ2 圧力を検出する
第１圧力センサ（第１圧力検出手段）であり、１０は圧
縮機１の入口側（蒸発器６の出口側）のＣＯ2 圧力を検
出する第２圧力センサ（第２圧力検出手段）である。そ
して、電子制御装置（ＥＣＵ）１１は、これらセンサ７
〜１０の信号に基づいて予め設定されたプログラムに従
って両制御弁３、５を制御する。
【００１４】次に、本実施形態に係るＣＯ2 サイクルの
作動および特徴について述べる。 １．定各運転時 蒸発器６の出口側（圧縮機１の吸入側）の圧力が所定の
圧力範囲であるときは、電子制御装置１１は、ＣＯ2 サ
イクルが定各運転状態にあるとして、ＣＯ2 サイクルを
図２の実線に示すように作動するように制御する。な
お、ここで、所定の圧力範囲としたのは、ＣＯ2 サイク
ルの運転が安定している場合であっても、圧縮機１の吸
入側の圧力は、所定圧力（第２所定圧力）を略中心とし
て変動することを考慮したからである。
作動および特徴について述べる。 １．定各運転時 蒸発器６の出口側（圧縮機１の吸入側）の圧力が所定の
圧力範囲であるときは、電子制御装置１１は、ＣＯ2 サ
イクルが定各運転状態にあるとして、ＣＯ2 サイクルを
図２の実線に示すように作動するように制御する。な
お、ここで、所定の圧力範囲としたのは、ＣＯ2 サイク
ルの運転が安定している場合であっても、圧縮機１の吸
入側の圧力は、所定圧力（第２所定圧力）を略中心とし
て変動することを考慮したからである。
【００１５】すなわち、圧縮機１で圧縮（Ａ−Ｂ）され
て高温高圧となったＣＯ2 は、放熱器２にて冷却される
（Ｂ−Ｃ）。このとき、高圧側の圧力（放熱器２出口側
のＣＯ2 圧力）は、圧力制御弁３の開度を調節すること
により最適制御線ηmax に沿って変化するように制御さ
れている。そして、圧力制御弁３および加熱度制御弁５
により減圧（Ｃ−Ｄ）されて気液２相状態となったＣＯ
2 のうち、液相ＣＯ2 が蒸発器６にて蒸発して空気を冷
却する。このとき、第２温度センサ８および第２圧力セ
ンサ１０の検出値より加熱度が演算されて、加熱度が０
℃となるように加熱度制御弁５の開度が制御される。
て高温高圧となったＣＯ2 は、放熱器２にて冷却される
（Ｂ−Ｃ）。このとき、高圧側の圧力（放熱器２出口側
のＣＯ2 圧力）は、圧力制御弁３の開度を調節すること
により最適制御線ηmax に沿って変化するように制御さ
れている。そして、圧力制御弁３および加熱度制御弁５
により減圧（Ｃ−Ｄ）されて気液２相状態となったＣＯ
2 のうち、液相ＣＯ2 が蒸発器６にて蒸発して空気を冷
却する。このとき、第２温度センサ８および第２圧力セ
ンサ１０の検出値より加熱度が演算されて、加熱度が０
℃となるように加熱度制御弁５の開度が制御される。
【００１６】なお、定各運転時とは、エンジン回転数が
例えばアイドリング回転数より高い状態であって、車両
が走行状態（例えば時速３０Ｋｍ／ｈ以上の状態）をい
う。 ２．非定各運転時 蒸発器６での熱負荷が低下することなく、エンジン回転
数（圧縮機１の回転数）が低下すると、蒸発器６内（低
圧側）の圧力および加熱度が上昇するので、加熱度制御
弁５は加熱度を０℃に維持すべく、その開度を拡大させ
て蒸発器６内を流通するＣＯ2 の質量流量を増大させ
る。
例えばアイドリング回転数より高い状態であって、車両
が走行状態（例えば時速３０Ｋｍ／ｈ以上の状態）をい
う。 ２．非定各運転時 蒸発器６での熱負荷が低下することなく、エンジン回転
数（圧縮機１の回転数）が低下すると、蒸発器６内（低
圧側）の圧力および加熱度が上昇するので、加熱度制御
弁５は加熱度を０℃に維持すべく、その開度を拡大させ
て蒸発器６内を流通するＣＯ2 の質量流量を増大させ
る。
【００１７】一方、低圧側の圧力上昇にと共に圧縮機１
に吸入されるＣＯ2 温度が上昇するので、圧縮機１の吐
出側（高圧側）のＣＯ2 温度が上昇する。このため、圧
力制御弁３は、高圧側（放熱器２出口側）のＣＯ2 温度
の上昇に応じて最適制御線ηmax に沿って高圧側の圧力
を上昇させる（図２に２点鎖線）。しかし、このままで
は、冷凍能力が（蒸発器６の入口側と出口側との比エン
タルピ差）が小さくなる。
に吸入されるＣＯ2 温度が上昇するので、圧縮機１の吐
出側（高圧側）のＣＯ2 温度が上昇する。このため、圧
力制御弁３は、高圧側（放熱器２出口側）のＣＯ2 温度
の上昇に応じて最適制御線ηmax に沿って高圧側の圧力
を上昇させる（図２に２点鎖線）。しかし、このままで
は、冷凍能力が（蒸発器６の入口側と出口側との比エン
タルピ差）が小さくなる。
【００１８】そこで、本実施形態では、蒸発器６の出口
側の圧力が所定の圧力範囲を超えて上昇したときには、
電子制御装置１１は、エンジン回転数が所定回転数（ア
イドリング回転数）以下であるとみなして、圧力制御弁
３の開度をさらに縮小させて放熱器２の出口側ＣＯ2 圧
力を最適制御線ηmax （第１所定圧力）を超えて高くす
るとともに、加熱度制御弁５の開度を縮小させて加熱度
を０℃より大きくする（図２の１点鎖線）。
側の圧力が所定の圧力範囲を超えて上昇したときには、
電子制御装置１１は、エンジン回転数が所定回転数（ア
イドリング回転数）以下であるとみなして、圧力制御弁
３の開度をさらに縮小させて放熱器２の出口側ＣＯ2 圧
力を最適制御線ηmax （第１所定圧力）を超えて高くす
るとともに、加熱度制御弁５の開度を縮小させて加熱度
を０℃より大きくする（図２の１点鎖線）。
【００１９】これにより、蒸発器６の入口側と出口側と
の比エンタルピ差を大きくすることができるので、圧縮
機１の回転数が低下したときであっても、冷凍能力が大
きく低下することを防止できる。因みに、冷凍能力は、
厳密には、蒸発器６での比エンタルピ差と蒸発器６を流
通するＣＯ2 の質量流量の積で示されるものであるが、
ＣＯ2 サイクルは、作動圧力が高くＣＯ2 密度も高いの
で、冷凍能力は比エンタルピ差の増減に連動して変化す
るとみなしてよい。
の比エンタルピ差を大きくすることができるので、圧縮
機１の回転数が低下したときであっても、冷凍能力が大
きく低下することを防止できる。因みに、冷凍能力は、
厳密には、蒸発器６での比エンタルピ差と蒸発器６を流
通するＣＯ2 の質量流量の積で示されるものであるが、
ＣＯ2 サイクルは、作動圧力が高くＣＯ2 密度も高いの
で、冷凍能力は比エンタルピ差の増減に連動して変化す
るとみなしてよい。
【００２０】また、エンジン回転数がアイドリング回転
数以下のときには、最適制御線ηmax で示されるＣＯ2
温度に対応するＣＯ2 圧力を超えて放熱器２出口側の圧
力を高くするので、圧縮機１の圧縮仕事が増大して成績
係数が悪化するものの、加熱度も大きくしているので、
成績係数の悪化を最小限に抑ええることができる（図３
参照）。したがって、成績係数の悪化を抑制しつつ、圧
縮機１の回転数が低下したときであっても、冷凍能力が
大きく低下することを防止できる。
数以下のときには、最適制御線ηmax で示されるＣＯ2
温度に対応するＣＯ2 圧力を超えて放熱器２出口側の圧
力を高くするので、圧縮機１の圧縮仕事が増大して成績
係数が悪化するものの、加熱度も大きくしているので、
成績係数の悪化を最小限に抑ええることができる（図３
参照）。したがって、成績係数の悪化を抑制しつつ、圧
縮機１の回転数が低下したときであっても、冷凍能力が
大きく低下することを防止できる。
【００２１】（第２実施形態）本実施形態は第２圧力セ
ンサ１０に代えて、図４に示すように、蒸発器６入口側
のＣＯ2 温度を検出する第３温度センサ１２としたもの
である。すなわち、気液２相状態では、液相ＣＯ2 は、
温度および圧力が一定に変化するとともに、ＣＯ2 温度
からＣＯ2 圧力が一義的に決定することから、間接的に
蒸発器６出口側（蒸発器６内）の圧力を検出するもので
ある。因みに、本実施形態では、第２温度センサ８と第
３温度センサ１２との温度差から加熱度を演算してい
る。
ンサ１０に代えて、図４に示すように、蒸発器６入口側
のＣＯ2 温度を検出する第３温度センサ１２としたもの
である。すなわち、気液２相状態では、液相ＣＯ2 は、
温度および圧力が一定に変化するとともに、ＣＯ2 温度
からＣＯ2 圧力が一義的に決定することから、間接的に
蒸発器６出口側（蒸発器６内）の圧力を検出するもので
ある。因みに、本実施形態では、第２温度センサ８と第
３温度センサ１２との温度差から加熱度を演算してい
る。
【００２２】なお、加熱度制御弁５の出口におけるＣＯ
2 の状態から飽和気線までのＣＯ2の状態は、周知のご
とくＣＯ2 温度が一定であるので、第３温度センサ１２
は蒸発器６内にも配設可能である。 （第３実施形態）本実施形態は、図５に示すように、エ
ンジン回転数（本実施形態ではクランクプーリの回転
数）を回転数センサ１３により検出し、エンジン回転数
が所定回転数以下となったときに非定各運転時とみなし
て、圧力制御弁３および加熱度制御弁５を第１実施形態
と同様に制御するものである。
2 の状態から飽和気線までのＣＯ2の状態は、周知のご
とくＣＯ2 温度が一定であるので、第３温度センサ１２
は蒸発器６内にも配設可能である。 （第３実施形態）本実施形態は、図５に示すように、エ
ンジン回転数（本実施形態ではクランクプーリの回転
数）を回転数センサ１３により検出し、エンジン回転数
が所定回転数以下となったときに非定各運転時とみなし
て、圧力制御弁３および加熱度制御弁５を第１実施形態
と同様に制御するものである。
【００２３】ところで、蒸発器６出口側の圧力変動は、
圧縮機１（エンジン）回転数変動に連動するものである
が、圧力変動は回転数変動に対して時間差をもって変動
するので、上述の実施形態では、一旦、冷凍能力が下が
った（図２の２点鎖線の状態）後に、加熱度および高圧
側圧力が上昇する（図２の１点鎖線状態）。これに対し
て、本実施形態では、エンジン（圧縮機１）の回転数を
直接検出して、圧力制御弁３および加熱度制御弁５を制
御するので、冷凍能力が低下することを未然に防止でき
る。
圧縮機１（エンジン）回転数変動に連動するものである
が、圧力変動は回転数変動に対して時間差をもって変動
するので、上述の実施形態では、一旦、冷凍能力が下が
った（図２の２点鎖線の状態）後に、加熱度および高圧
側圧力が上昇する（図２の１点鎖線状態）。これに対し
て、本実施形態では、エンジン（圧縮機１）の回転数を
直接検出して、圧力制御弁３および加熱度制御弁５を制
御するので、冷凍能力が低下することを未然に防止でき
る。
【図１】本発明の第１実施形態に係るＣＯ2 サイクルの
模式図である。
模式図である。
【図２】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【図３】第１実施形態に係るＣＯ2 サイクルの冷凍能力
Ｑおよび成績係数ＣＯＰと圧力との関係を示すものであ
る。
Ｑおよび成績係数ＣＯＰと圧力との関係を示すものであ
る。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＣＯ2 サイクルの
模式図である。
模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るＣＯ2 サイクルの
模式図である。
模式図である。
【図６】（ａ）はフロンのモリエル線図であり、（ｂ）
はＣＯ2 のモリエル線図である。
はＣＯ2 のモリエル線図である。
１…圧縮機、２…放熱器、３…圧力制御弁、４…レシー
バ、５…加熱度制御弁 ６…蒸発器。
バ、５…加熱度制御弁 ６…蒸発器。
Claims (3)
- 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、 前記圧縮機（１）から吐出した冷媒を冷却するととも
に、内部の圧力温度が冷媒の臨界圧力を超える放熱器
（２）と、 前記放熱器（２）の出口側冷媒圧力が、前記放熱器
（２）の出口側冷媒温度に基づいて決定される第１所定
圧力となるように、開度が制御される圧力制御弁（３）
と、 前記圧力制御弁（３）から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記圧縮機（１）の入口側冷媒の加熱度が所定値
となるように、開度が制御される加熱度制御弁（５）
と、 前記加熱度制御弁（５）にて減圧された冷媒を蒸発させ
る蒸発器（６）とを有し、 前記圧縮機（１）の吸入側の冷媒圧力が第２所定圧力を
超えたときには、前記圧力制御弁（３）の開度を縮小さ
せて前記放熱器（２）の出口側冷媒圧力を前記第１所定
圧力より高くするとともに、前記加熱度制御弁（５）の
開度を縮小させて前記加熱度を前記所定値より大きくす
ることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。 - 【請求項２】 冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、 前記圧縮機（１）から吐出した冷媒を冷却するととも
に、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）
と、 前記放熱器（２）の出口側冷媒圧力が、前記放熱器
（２）の出口側冷媒温度に基づいて決定される所定圧力
となるように、開度が制御される圧力制御弁（３）と、 前記圧力制御弁（３）から流出する冷媒を減圧するとと
もに、前記圧縮機（１）の入口側冷媒の加熱度が所定値
となるように、開度が制御される加熱度制御弁（５）
と、 前記加熱度制御弁（５）にて減圧された冷媒を蒸発させ
る蒸発器（６）とを有し、 前記圧縮機（１）の回転数が所定回転数以下のときに
は、前記圧力制御弁（３）の開度を縮小させて前記放熱
器（２）の出口側冷媒圧力を前記所定圧力より高くする
とともに、前記加熱度制御弁（５）の開度を縮小させて
前記加熱度を前記所定値より大きくすることを特徴とす
る超臨界冷凍サイクル。 - 【請求項３】 前記圧縮機（１）を車両走行用エンジン
により駆動することを特徴とする請求項１または２に車
両用超臨界冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP257198A JPH11201560A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 超臨界冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP257198A JPH11201560A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 超臨界冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201560A true JPH11201560A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11533067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP257198A Pending JPH11201560A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 超臨界冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11201560A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1445551A4 (en) * | 2001-11-13 | 2005-04-13 | Daikin Ind Ltd | FREEZING DEVICE |
| WO2006011789A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-02 | Antonie Bonte | Improvements in transcritical cooling systems |
| US7096679B2 (en) * | 2003-12-23 | 2006-08-29 | Tecumseh Products Company | Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device |
| EP1662212A3 (en) * | 2004-11-23 | 2006-09-06 | LG Electronics Inc. | Air conditioning system and method for controlling the same |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP257198A patent/JPH11201560A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1445551A4 (en) * | 2001-11-13 | 2005-04-13 | Daikin Ind Ltd | FREEZING DEVICE |
| US7481067B2 (en) | 2001-11-13 | 2009-01-27 | Daikin Industries, Ltd. | Freezer |
| US7096679B2 (en) * | 2003-12-23 | 2006-08-29 | Tecumseh Products Company | Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device |
| WO2006011789A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-02 | Antonie Bonte | Improvements in transcritical cooling systems |
| EP1662212A3 (en) * | 2004-11-23 | 2006-09-06 | LG Electronics Inc. | Air conditioning system and method for controlling the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3861451B2 (ja) | 超臨界冷凍サイクル | |
| EP1202004B1 (en) | Cooling cycle and control method thereof | |
| US8047018B2 (en) | Ejector cycle system | |
| JP3858297B2 (ja) | 圧力制御弁と蒸気圧縮式冷凍サイクル | |
| JP2000234814A (ja) | 蒸気圧縮式冷凍装置 | |
| JP2001010332A (ja) | 臨界超過過程を有する電気駆動式の圧縮冷却システム | |
| JP2009192090A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JP2004101053A (ja) | 空調装置 | |
| JP2003120544A (ja) | 圧縮機制御装置 | |
| JPH10205898A (ja) | 冷凍装置 | |
| JP4063023B2 (ja) | 蒸気圧縮式冷凍機 | |
| JP2008030740A (ja) | 車両用冷凍サイクル装置 | |
| US7836716B2 (en) | Refrigerant cycle device and control system for vehicle | |
| JP2000283577A (ja) | 冷凍装置用冷凍サイクル | |
| JP2001001754A (ja) | 車両用空調装置 | |
| JP2000088364A (ja) | 超臨界冷凍サイクル | |
| US20040050084A1 (en) | Vehicle air conditioner with variable displacement compressor | |
| JPH11201560A (ja) | 超臨界冷凍サイクル | |
| JP3992046B2 (ja) | 冷凍装置 | |
| JP4631721B2 (ja) | 蒸気圧縮式冷凍サイクル | |
| JP6116810B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JP2002061968A (ja) | 冷凍サイクルの制御装置 | |
| JP2003121012A (ja) | 自動車用空調装置の蒸気圧縮式冷凍サイクルの制御方法及び蒸気圧縮式冷凍回路 | |
| JP2003148358A (ja) | 車両用空調装置 | |
| JP2010116033A (ja) | 冷凍サイクル装置及びそれを備えた空調装置 |