JPH11201568A - 超臨界冷凍サイクル - Google Patents
超臨界冷凍サイクルInfo
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部熱交換器を有するＣＯ2 サイクルにおい
て、圧縮機の破損を防止する。 【解決手段】 圧縮機１００吐出側のＣＯ2 温度が所定
温度を以上となったときに、アキュームレータ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。これにより、高圧ＣＯ2 と低
圧ＣＯ2 との間の熱交換が停止し、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
せることができるので、圧縮機１００の破損を未然に防
止することができる。
て、圧縮機の破損を防止する。 【解決手段】 圧縮機１００吐出側のＣＯ2 温度が所定
温度を以上となったときに、アキュームレータ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。これにより、高圧ＣＯ2 と低
圧ＣＯ2 との間の熱交換が停止し、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
せることができるので、圧縮機１００の破損を未然に防
止することができる。
Description
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
−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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｏ2 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。
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
Ｏ2 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。
【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。
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。
【００２６】７１１は圧縮機１００の吐出側のＣＯ2 温
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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｏ2 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。
て上側支持部材３０７を貫通し、密閉空間３０５内にＣ
Ｏ2 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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”）。
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”）。
【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。
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。
【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 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。
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 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００４７】（第３実施形態）上述の実施形態では、Ｃ
Ｏ2 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 の
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。
Ｏ2 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 の
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。
【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。
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。
【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 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。
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 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｏ2 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
Ｏ2 の圧力も略一定であると見なすことができる。
００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣ
Ｏ2 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
Ｏ2 の圧力も略一定であると見なすことができる。
【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
Ｏ2 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 と
高圧ＣＯ2 との熱交換を停止させた方がよい。
能力を必要とするので、内部熱交換器６００にて低圧Ｃ
Ｏ2 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 と
高圧ＣＯ2 との熱交換を停止させた方がよい。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００６６】また、第８、９実施形態は、低圧ＣＯ2 の
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。
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。
【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。
図である。
【図２】内部熱交換器の説明図である。
【図３】圧力制御弁の断面図である。
【図４】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図であ
る。
る。
【図５】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図であ
る。
る。
【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。
（ａ）のＢ矢視図である。
【図７】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【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。
図である。
【図９】第２実施形態に係る圧力制御弁の模式図であ
る。
る。
【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。
式図である。
【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。
式図である。
【図１２】第４実施形態に係る圧力制御弁の模式図であ
る。
る。
【図１３】内部熱交換器の変形例を示す図面である。
【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。
式図である。
【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。
式図である。
【図１６】第６実施形態２係るバイパス手段の拡大図で
ある。
ある。
【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。
式図である。
【図１８】第７実施形態２係るバイパス手段の拡大図で
ある。
ある。
【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。
式図である。
【図２０】第８実施形態２係るバイパス手段の拡大図で
ある。
ある。
【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。
式図である。
【図２２】第９実施形態２係るバイパス手段の拡大図で
ある。
ある。
【図２３】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【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。
関係を示すグラフである。
【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。
側圧力との関係を示すグラフである。
【図２６】ＣＯ2 のモリエル線図である。
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。
（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。
Claims (7)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
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| JP30453697 | 1997-11-06 | ||
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| JP (1) | JP4196450B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-11-04 JP JP31371798A patent/JP4196450B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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