JP2000088364A - 超臨界冷凍サイクル - Google Patents

超臨界冷凍サイクル

Info

Publication number
JP2000088364A
JP2000088364A JP25878598A JP25878598A JP2000088364A JP 2000088364 A JP2000088364 A JP 2000088364A JP 25878598 A JP25878598 A JP 25878598A JP 25878598 A JP25878598 A JP 25878598A JP 2000088364 A JP2000088364 A JP 2000088364A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
refrigerant
compressor
radiator
rotation speed
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.)
Withdrawn
Application number
JP25878598A
Other languages
English (en)
Inventor
Seishu Kimura
成秀 木村
Yukikatsu Ozaki
幸克 尾崎
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
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP25878598A priority Critical patent/JP2000088364A/ja
Publication of JP2000088364A publication Critical patent/JP2000088364A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/17Control issues by controlling the pressure of the condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21173Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the outlet

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】 CO2 サイクル(空調装置)全体の効率を高
く維持しながら、空調装置を運転する。 【解決手段】 低負荷モード時においては、圧縮機1の
回転数を所定回転数に保持した状態で、放熱器2出口側
の冷媒圧力が、理論COPが最大となる目標圧力制御弁
入口圧力より低い圧力となるように制御する。これによ
り、吐出圧が低下して圧縮機1の圧縮比が低下するた
め、圧縮機1の効率ηが上昇する。したがって、低負荷
モード時おいては、理論COPは低下するものの、圧縮
機1の効率が向上するので、CO2 サイクル(空調装
置)全体の効率を高く維持しながら、空調装置を運転す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱器内(高圧
側)の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サ
イクルに関するもので、電気自動車の空調装置に適用し
て有効である。因みに、臨界圧力とは、密度が液密度と
略同等でありながら、冷媒分子が気相状態のように運動
する状態(超臨界状態)となる圧力を言い、具体的に
は、モリエル線図の飽和液線・飽和蒸気線の極大値に対
応する圧力を言う。
【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。)として特開平9−264622号
公報に記載の発明では、放熱器出口側の冷媒圧力が、放
熱器出口側の冷媒温度に基づいて決定される目標圧力と
なるように圧力制御弁(減圧弁)の開度を制御すること
により、成績係数(COP)を高く維持しながらCO2
サイクルを運転する旨が記載されている。
【0003】因みに、成績係数(COP)とは、圧縮機
の吸入側と吐出側との比エンタルピ差ΔLに対する蒸発
器入口側と出口側との比エンタルピ差Δiの比(=Δi
/ΔL)を示すものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、上記公報に記載のCO2 サイクルについて、引き続
き試験検討を行ったところ、圧力制御弁の開度を放熱器
出口側の冷媒温度に基づいて制御するのみでは、CO2
サイクル(空調装置)全体の効率を必ずしも高く維持す
ることができないことを発見した。
【0005】すなわち、圧力制御弁の開度は、理論CO
Pが最大(極大)となるように、放熱器出口側の冷媒温
度に基づいて決定されるのに対して、CO2 サイクルの
冷凍能力(空調装置の冷房能力)は、圧縮機の回転数
(蒸発器を流通する質量流量)を増減することにより制
御(調節)される。なお、理論COPとは、冷媒のモリ
エル線図上で読み取ることができる、圧縮機の吸入側と
吐出側との比エンタルピ差ΔLに対する蒸発器入口側と
出口側との比エンタルピ差Δiの比(=Δi/ΔL)を
示すものである。
【0006】一方、圧縮機の効率は、周知のごとく、所
定回転数で最大(極大)となるように、回転数の変化に
対して上向きに凸となるように変化する。ここで、圧縮
機の効率とは、周知のごとく、圧縮機に与えたエネルギ
(例えば電動モータにて圧縮機を駆動するときは、電動
モータの消費電力)Winに対する圧縮機が実際にした圧
縮仕事(ΔL×冷媒流量)Wout の比(=Wout /Wi
n)を示すものである。
【0007】このため、冷凍能力を小さくすべく、圧縮
機の回転数を単純に小さくすると、圧縮機の効率が低下
するため、理論COPが最大となるように圧力制御弁を
制御しても、CO2 サイクル(空調装置)全体の効率が
低下してしまうという問題が発生する。本発明は、上記
点に鑑み、超臨界冷凍サイクル全体の効率を高く維持し
ながら、超臨界冷凍サイクルを運転することを目的とす
る。
【0008】
【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(4)において必要とされ
る冷凍能力を蒸発器(4)にて発揮させることができる
圧縮機(1)の必要回転数が、所定回転数より大きい高
負荷状態においては、放熱器(2)出口側の冷媒圧力
が、放熱器(2)出口側の冷媒温度に基づいて決定され
る第1目標圧力となるように圧力制御弁(3)の開度を
制御し、一方、必要回転数が所定回転数以下となる低負
荷状態においては、放熱器(2)出口側の冷媒圧力が、
第1目標圧力より低い第2目標圧力となるように圧力制
御弁(3)の開度を制御することを特徴とする。
【0009】これにより、圧縮機(1)の吐出圧の低下
に連動して後述するように圧縮機(1)の圧縮比が低下
するため、圧縮機(1)の効率が上昇する。したがっ
て、低負荷状態おいては、理論COPは低下するもの
の、圧縮機(1)の効率が向上するので、超臨界冷凍サ
イクル全体の効率を高く維持しながら、超臨界冷凍サイ
クルを運転することができる。
【0010】なお、低負荷状態においては、請求項2に
記載の発明のごとく、圧縮機(1)の回転数が所定回転
数となるように圧縮機(1)を制御することが望まし
い。請求項3に記載の発明では、所定回転数は、放熱器
(2)出口側の冷媒圧力が高くなるほど大きくなるよう
に選定されることを特徴とする。これにより、後述する
ように、超臨界冷凍サイクル全体の効率をさらに高く維
持しながら、超臨界冷凍サイクルを運転することができ
る。
【0011】請求項4に記載の発明では、蒸発器(4)
において必要とされる必要冷凍能力が所定冷凍能力より
大きいときには、放熱器(2)出口側の冷媒圧力が、放
熱器(2)出口側の冷媒温度に基づいて決定される第1
目標圧力となるように圧力制御弁(3)の開度を制御
し、一方、必要冷凍能力が所定冷凍能力以下であるとき
には、放熱器(2)出口側の冷媒圧力が、第1目標圧力
より低い第2目標圧力となるように圧力制御弁(3)の
開度を制御することを特徴とする。
【0012】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、超臨界冷凍サイクル全体の効率を高く維持しなが
ら、超臨界冷凍サイクルを運転することができる。因み
に、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に
記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0013】
【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(超臨界冷凍サイクル)を
電気自動車の空調装置に適用したものであり、図1は本
実施形態に係る空調装置の模式図である。
【0014】1は冷媒(CO2 )を吸入圧縮する圧縮機
であり、この圧縮機1は、圧縮機1を駆動する電動モー
タ(図示せず)と一体化された、いわゆる電動コンプレ
ッサである。2は圧縮機1から吐出する冷媒を冷却する
とともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を越える放熱器
(ガスクーラ)である。3は放熱器2から流出する冷媒
を減圧するとともに、放熱器2出口側(高圧側)の冷媒
圧力を制御する電気式の圧力制御弁(電気式膨張弁)で
あり、この圧力制御弁3は、印加電圧を制御することに
より弁開度が制御(調節)される比例ソレノイド式電磁
弁である。
【0015】4は圧力制御弁にて減圧された冷媒を蒸発
させて冷凍能力を発揮する蒸発器(エバポレータ)であ
り、5は蒸発器4から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷
媒とに分離して気相冷媒のみを圧縮機1の吸入側に流出
させるとともに、CO2 サイクル中の余剰冷媒を蓄える
アキュムレータ(受液器)である。また、6は圧力制御
弁3及び圧縮機1(電動モータ)を制御する電子制御装
置(制御手段)である。そして、この電子制御装置(以
下、ECUと呼ぶ。)6には、放熱器2出口側の冷媒温
度を検出する温度センサ(温度検出手段)7、放熱器2
出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ(圧力検出手
段)8、車室外空気の温度を検出する外気温センサ(外
気温検出手段)9、車室内空気の温度を検出する内気温
センサ(内気温検出手段)10、車室内に注がれる日射
量を検出する日射センサ(日射量検出手段)11、及び
蒸発器4にて冷却されて車室内に向けて吹き出す空気の
温度を検出する温度センサ(吹出空気温検出手段)12
の検出値、並びに乗員が希望する室内温度を乗員の手動
操作にて設定入力する温度設定器(温度設定手段)13
に入力された設定温度が入力されている。
【0016】なお、以下、外気温センサ9、内気温セン
サ10、日射センサ11及び温度センサ12を総称して
空調センサと呼ぶ。因みに、圧縮機1の電動モータはD
Cブラシレスモータであり、圧縮機1の回転数、すなわ
ち電動モータの回転数は、交流電流の周波数を制御する
インバータ14を介してECU6により制御される。
【0017】また、15は放熱器2に冷却風を送風する
送風機であり、16は蒸発器4に向けて空気を送風する
送風機である。次に、本実施形態に係るCO2 サイクル
の制御作動について、図2〜4に示すフローチャートに
基づいて述べる。 1.圧縮機制御モード(図2参照) 空調装置の始動スイッチ(図示せず)が投入されると、
ECU6は、インバータ14への制御信号から圧縮機1
(電動モータ)の回転数(以下、この回転数を実回転数
nと呼ぶ。)を検出するとともに(S100)、空調セ
ンサ9〜11(温度センサ12を除く)の検出値及び温
度設定器13に入力された設定温度を読み込む(S11
0)。
【0018】次に、ECU6は、空調センサ9〜11
(温度センサ12を除く)及び設定温度に基づいて車室
内に吹き出す空気の目標温度(以下、目標吹出空気温度
TAOと呼ぶ。)を決定するとともに(S120)、温
度センサ12の検出温度から吹出空気の温度(以下、こ
の温度を実吹出空気温度Tと呼ぶ。)を検出して(S1
30)、目標吹出温度と実吹出空気温度とを比較する
(S140)。
【0019】そして、目標吹出温度が実吹出空気温度よ
り低く、蒸発器4において必要とされる必要冷凍能力
が、実際に発揮している実冷凍能力より大きいときに
は、蒸発器4にて必要冷凍能力を発揮させるべく、圧縮
機1の回転数を所定量だけ増大させて(S150)、S
190に進む。一方、目標吹出温度が実吹出空気温度以
上であり、必要冷凍能力が実冷凍能力以下のときには、
圧縮機1の実回転数nが所定回転数nmin より大きいか
否かを判定し(S160)、圧縮機1の実回転数nが所
定回転数nmin より大きいときには、圧縮機1の回転数
を所定量だけ減少させて(S170)、S190に進
む。なお、所定回転数nmin の詳細については後述す
る。
【0020】また、圧縮機1の実回転数nが所定回転数
min 以下のときには、圧縮機1の回転数を所定回転数
min として(S180)、S190に進む。そして、
S190にて再び圧縮機1の実回転数nを検出するとと
もに、再び圧縮機1の実回転数nが所定回転数nmin
り大きいか否かを判定し(S200)、圧縮機1の実回
転数nが所定回転数nmin より大きいときには、空調装
置(CO2 サイクル)は、必要冷凍能力を蒸発器4にて
発揮させることができる圧縮機の必要回転数が所定回転
数nmin より大きい高負荷状態にあるものとみなして、
S220以下の高負荷モードに移行する。
【0021】一方、圧縮機1の実回転数nが所定回転数
min 以下のときには、圧縮機1の回転数を所定回転数
min として(S210)、S300以下の低負荷モー
ドに移行する。なお、S190にて検出される圧縮機1
の実回転数nは、必要冷凍能力を蒸発器4にて発揮させ
ることができる圧縮機1の必要回転数に相当するもので
あり、所定回転数nmin は、蒸発器4での所定冷凍能力
に相当するものである。
【0022】2.高負荷モード(図3参照) 温度センサ7の検出値から放熱器2出口側の冷媒温度を
検出し(S220)、図5に示すマップに基づいて目標
圧力制御弁入口圧力(第1目標圧力)PT を決定する
(S230)。ここで、図5に示すマップは、理論CO
Pが最大(極大)となるような、放熱器2出口側の冷媒
圧力と冷媒温度との関係を示すものである。
【0023】次に、圧力センサ8の検出値から放熱器2
出口側の冷媒圧力Pを検出し(S240)、目標圧力制
御弁入口圧力PT と冷媒圧力Pとを比較する(S25
0)。そして、目標圧力制御弁入口圧力PT と冷媒圧力
Pとが等しい場合には、S100に戻り、目標圧力制御
弁入口圧力PT が冷媒圧力Pより小さいときには(P T
−P<0)、冷媒圧力Pが目標圧力制御弁入口圧力PT
となるように、圧力制御弁3の開度を縮小させて(S2
60)、冷媒圧力Pを上昇させた後、S100に戻る。
【0024】一方、目標圧力制御弁入口圧力PT が冷媒
圧力Pより大きいときには(PT −P>0)、冷媒圧力
Pが目標圧力制御弁入口圧力PT となるように、圧力制
御弁3の開度を増大させて(S270)、冷媒圧力Pを
降下させた後、S100に戻る。 3.低負荷モード(図4参照) 空調センサ9〜11(温度センサ12を除く)の検出値
及び温度設定器13に入力された設定温度を読み込み
(S300)、空調センサ9〜11(温度センサ12を
除く)及び設定温度に基づいて目標吹出空気温度TAO
を決定する(S310)。
【0025】そして、実吹出空気温度Tを検出して(S
320)、目標吹出温度と実吹出空気温度とを比較し
(S330)、目標吹出温度が実吹出空気温度より高
く、必要冷凍能力が実冷凍能力より小さいときには、圧
力制御弁3の開度を増大させて(S340)、冷媒圧力
Pを降下させた後、S320に戻る。このため、低負荷
モードにおいては、放熱器2出口側の冷媒圧力は、目標
圧力制御弁入口圧力(第1目標圧力)PT より低い圧力
(第2目標圧力)となるように制御される。
【0026】一方、放熱器2出口側の圧力の低下と共に
冷凍能力が低下して、目標吹出温度が実吹出空気温度以
下となり、必要冷凍能力が実冷凍能力以上となったとき
には、圧力制御弁3の開度を縮小させて(S350)、
冷媒圧力Pを上昇させて冷凍能力を増大させる。その
後、放熱器2出口側の冷媒温度を検出し(S360)、
図5に示すマップに基づいて目標圧力制御弁入口圧力P
T を決定し(S370)、放熱器2出口側の冷媒圧力P
が目標圧力制御弁入口圧力PT より大きいか否かを判定
する(S380、S390)。
【0027】そして、冷媒圧力Pが目標圧力制御弁入口
圧力PT より大きくなったときには、低負荷モードを逸
脱し得る状態になったものとみなして、S100に戻
り、一方、冷媒圧力Pが目標圧力制御弁入口圧力PT
下であるときには、未だ低負荷モードにあるものとみな
して、S320に戻る。次に、所定回転数nmin につい
て述べる。
【0028】一般に圧縮機の効率ηは、その形式によら
ず、前述のごとく、所定回転数で最大(極大)となるよ
うに、回転数の変化に対して上向きに凸となるように変
化する。そこで、本実施形態では、図6に示すように、
効率ηが大きく低下し始める回転数を所定回転数nmin
としている。因みに、本実施形態では、所定回転数n
m inは、最大効率ηmax の約45%となる効率ηmin
なる回転数である。
【0029】ところで、図6は、吐出圧と吸入圧とを一
定とした場合の圧縮機の回転数と効率ηとの関係を示す
グラフであり、回転数を一定とし、圧縮比(=吐出圧/
吸入圧)を変化させると、図7に示すように、圧縮比が
大きくなるほど、効率ηが低下していくことが一般的に
知られている。因みに、図6、7に示すグラフは、いず
れも電動モータの効率も含まれた値であるが、圧縮機単
体であっても、圧縮機の効率ηは、図6、7に示すグラ
フと同様な傾向を示すことも一般的に知られている。
【0030】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、低負荷モード時においては、放熱器2出
口側の冷媒圧力は、目標圧力制御弁入口圧力(第1目標
圧力)PT より低い圧力(第2目標圧力)となるように
制御されるので、吐出圧が低下し、圧縮機1の圧縮比が
低下するため、圧縮機1の効率ηが上昇する。
【0031】したがって、低負荷モード時おいては、理
論COPは低下するものの、圧縮機1の効率が向上する
ので、CO2 サイクル(空調装置)全体の効率を高く維
持しながら、空調装置を運転することができる。また、
必要冷凍能力を発揮させることができる圧縮機1の必要
回転数(S190にて検出される圧縮機1の回転数)
が、所定回転数nmin 未満のときは、圧縮機1の回転数
を所定回転数nmin に保持するので、圧縮機1は、必要
回転数より高い回転数で回転することとなる。したがっ
て、圧縮機の効率を向上させた状態でCO2 サイクル
(空調装置)を運転することができる。
【0032】因みに、図8は、低熱負荷モード時におい
て、上記公報に記載のごとく、理論COPが最大となる
ように圧力制御弁3を制御した場合(以下、この制御を
従来制御と呼ぶ。)のサイクル線図(A−B−C−D)
と、本実施形態のごとく、理論COPが最大となる目標
圧力制御弁入口圧力(第1目標圧力)PT より低い圧力
(第2目標圧力)にて圧力制御弁3を制御した場合(以
下、この制御を新制御と呼ぶ。)のサイクル線図(A−
E−F−G)とを示すモリエル線図であり、太線ηは、
図5に示す線(最適制御線)をモリエル線図上にプロッ
トしたものである。
【0033】なお、圧縮仕事を示す圧縮機の吸入側と吐
出側との比エンタルピ差(L1 、L 2 )を示す線図(A
−B、A−E)は、圧縮機の効率ηを考慮してモリエル
線図上にプロットされているので、必ずしも等エントロ
ピ線に沿って変化していない。また、従来制御では、必
要冷凍能力をQ[ J] を発揮させるにあたり、冷凍能力
(蒸発器4での比エンタルピ変化量)をq[ J/kg]
として圧縮機1の回転数をNrpm(<nmin )とし、
新制御では、必要冷凍能力をQ[ J] を発揮させるにあ
たり、冷凍能力(蒸発器4での比エンタルピ変化量)を
q/2[ J/kg] として圧縮機1の回転数を2Nrp
m(≧nmin )としている。
【0034】そして、図8から明らかなように、従来制
御の圧縮仕事(L2 )は、新制御の圧縮仕事(L1 )に
比べて大きくなるため、新制御によれば、理論COPは
低下するものの、圧縮機1の効率が向上するので、CO
2 サイクル(空調装置)全体の効率を高く維持しなが
ら、空調装置を運転することができる。因みに、発明者
等の試算によれば、新制御は従来制御に比べて、低熱負
荷モードにおいて、CO2 サイクル(空調装置)全体の
効率を約10〜40%向上させることができるとの結果
を得ている。
【0035】(第2実施形態)上述の実施形態では、所
定回転数nmin は一定(固定値)であったが、本実施形
態は、図9に示すように、放熱器2出口側(高圧側)の
冷媒圧力によって圧縮機の効率が変化することに着目し
てなされたものである。すなわち、図9から明らかなよ
うに、効率ηmin を得るに必要な所定回転数n m inは、
放熱器2出口側の冷媒圧力が高くなるほど大きくなるの
で、本実施形態では、図10に示すように、第1実施形
態に係る圧縮機制御モードのフローチャートにおいて、
S130とS140との間に、圧力センサ8の検出値か
ら放熱器2出口側の冷媒圧力Pを検出し(S400)、
その検出した冷媒圧力Pも基づいて、図11に示すマッ
プに従って所定回転数nmin を決定する(S410)と
いう2つの制御ステップを追加したものである。
【0036】したがって、本実施形態では、CO2 サイ
クル(空調装置)全体の効率をより高く維持しながら、
空調装置を運転することができる。なお、S400、S
410をS130とS140との間に挿入したこと以外
は、第1実施形態と同様であるので、CO2 サイクル
(空調装置)全体の作動説明は省略する。
【0037】ところで、上述の実施形態では、二酸化炭
素を冷媒とするCO2 サイクルに本発明を適用したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチ
レン、エタン、酸化窒素等を冷媒とする超臨界冷凍サイ
クルにも適用することができる。また、本発明は電気自
動車用の空調装置にその適用が限定されるものではな
く、その他の冷凍装置にも適用することができる。
【0038】また、圧縮機1を駆動する駆動源は、電動
モータに限定されるものではなく、圧縮機1専用の駆動
源であれば何でもよく、例えばガスヒートポンプサイク
ルのガスエンジンやディーゼルヒートポンプサイクルの
ディーゼルエンジンであってもよい。また、上述の実施
形態では、低負荷モードでは、圧縮機1の回転数を所定
回転数nmin に固定し、圧力制御弁3のみを制御した
が、圧縮機1の回転数及び圧力制御弁3の両者を同時に
制御してもよい。これによれば、低負荷モードにおいて
も、圧縮機1の回転数を所定回転数nmin 以上とした状
態で超臨界冷凍サイクルを運転することができるので、
さらに超臨界冷凍サイクルの効率を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CO2 サイクル(空調装置)の模式図である。
【図2】第1実施形態に係るCO2 サイクル(空調装
置)の制御を示すフローチャートである。
【図3】第1実施形態に係るCO2 サイクル(空調装
置)の制御を示すフローチャートである。
【図4】第1実施形態に係るCO2 サイクル(空調装
置)の制御を示すフローチャートである。
【図5】目標圧力制御弁入口圧力と放熱器出口側の冷媒
温度との関係を示すグラフである。
【図6】圧縮機の効率と回転数との関係を示すグラフで
ある。
【図7】圧縮機の効率と圧縮比との関係を示すグラフで
ある。
【図8】モリエル線図である。
【図9】圧縮機の効率と回転数との関係を示すグラフで
ある。
【図10】第2実施形態に係るCO2 サイクル(空調装
置)の制御を示すフローチャートである。
【図11】圧縮機の所定回転数と高圧側圧力との関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…放熱器、3…圧力制御弁、4…蒸発
器、5…アキュムレータ、6…電子制御装置(制御手
段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 幸克 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 西田 伸 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、 前記圧縮機(1)から吐出す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越える放熱器(2)
    と、 前記放熱器(2)から流出する冷媒を減圧するととも
    に、前記放熱器(2)出口側の冷媒圧力を制御する圧力
    制御弁(3)と、 前記圧力制御弁(3)にて減圧された冷媒を蒸発させる
    蒸発器(4)と、 前記圧力制御弁(3)及び前記圧縮機(1)を制御する
    制御手段(6)とを有し、 前記制御手段(6)は、前記蒸発器(4)において必要
    とされる冷凍能力を前記蒸発器(4)にて発揮させるこ
    とができる前記圧縮機(1)の必要回転数が、所定回転
    数より大きい高負荷状態においては、前記放熱器(2)
    出口側の冷媒圧力が、前記放熱器(2)出口側の冷媒温
    度に基づいて決定される第1目標圧力となるように前記
    圧力制御弁(3)の開度を制御し、 一方、前記制御手段(6)は、前記必要回転数が前記所
    定回転数以下となる低負荷状態においては、前記放熱器
    (2)出口側の冷媒圧力が、前記第1目標圧力より低い
    第2目標圧力となるように前記圧力制御弁(3)の開度
    を制御することを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
  2. 【請求項2】 前記制御手段(6)は、前記低負荷状態
    においては、前記圧縮機(1)の回転数が前記所定回転
    数となるように前記圧縮機(1)を制御することを特徴
    とする請求項1に記載の超臨界冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】 前記所定回転数は、前記放熱器(2)出
    口側の冷媒圧力が高くなるほど大きくなるように選定さ
    れることを特徴とする請求項1または2に記載の超臨界
    冷凍サイクル。
  4. 【請求項4】 冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、 前記圧縮機(1)から吐出す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越える放熱器(2)
    と、 前記放熱器(2)から流出する冷媒を減圧するととも
    に、前記放熱器(2)出口側の冷媒圧力を制御する圧力
    制御弁(3)と、 前記圧力制御弁(3)にて減圧された冷媒を蒸発させる
    蒸発器(4)と、 前記圧力制御弁(3)及び前記圧縮機(1)を制御する
    制御手段(6)とを有し、 前記制御手段(6)は、前記蒸発器(4)において必要
    とされる必要冷凍能力が所定冷凍能力より大きいときに
    は、前記放熱器(2)出口側の冷媒圧力が、前記放熱器
    (2)出口側の冷媒温度に基づいて決定される第1目標
    圧力となるように前記圧力制御弁(3)の開度を制御
    し、 一方、前記制御手段(6)は、前記必要冷凍能力が前記
    所定冷凍能力以下であるときには、前記放熱器(2)出
    口側の冷媒圧力が、前記第1目標圧力より低い第2目標
    圧力となるように前記圧力制御弁(3)の開度を制御す
    ることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
  5. 【請求項5】 冷媒として二酸化炭素を用いたことを特
    徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の超臨
    界冷凍サイクル。
JP25878598A 1998-09-11 1998-09-11 超臨界冷凍サイクル Withdrawn JP2000088364A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25878598A JP2000088364A (ja) 1998-09-11 1998-09-11 超臨界冷凍サイクル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25878598A JP2000088364A (ja) 1998-09-11 1998-09-11 超臨界冷凍サイクル

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000088364A true JP2000088364A (ja) 2000-03-31

Family

ID=17325049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25878598A Withdrawn JP2000088364A (ja) 1998-09-11 1998-09-11 超臨界冷凍サイクル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000088364A (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002081766A (ja) * 2000-09-06 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JP2002144860A (ja) * 2000-11-08 2002-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車両用空気調和装置
JP2002274147A (ja) * 2001-01-12 2002-09-25 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
JP2003021410A (ja) * 2001-07-04 2003-01-24 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
JP2003074995A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
NL1026728C2 (nl) * 2004-07-26 2006-01-31 Antonie Bonte Verbetering van koelsystemen.
JP2006032674A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Sanyo Electric Co Ltd 太陽光発電装置及びそれを用いたヒートポンプ装置
JP2006071177A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Denso Corp エジェクタ式ヒートポンプサイクル
JP2006194569A (ja) * 2004-12-17 2006-07-27 Sanden Corp 冷凍システム
JP2008138989A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP2009133573A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Espec Corp 環境試験装置における冷凍機の動作制御方法及び環境試験装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002081766A (ja) * 2000-09-06 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JP2002144860A (ja) * 2000-11-08 2002-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車両用空気調和装置
JP2002274147A (ja) * 2001-01-12 2002-09-25 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
JP2003021410A (ja) * 2001-07-04 2003-01-24 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
JP2003074995A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
JP2006032674A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Sanyo Electric Co Ltd 太陽光発電装置及びそれを用いたヒートポンプ装置
NL1026728C2 (nl) * 2004-07-26 2006-01-31 Antonie Bonte Verbetering van koelsystemen.
WO2006011789A1 (en) * 2004-07-26 2006-02-02 Antonie Bonte Improvements in transcritical cooling systems
JP2006071177A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Denso Corp エジェクタ式ヒートポンプサイクル
JP2006194569A (ja) * 2004-12-17 2006-07-27 Sanden Corp 冷凍システム
JP2008138989A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP2009133573A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Espec Corp 環境試験装置における冷凍機の動作制御方法及び環境試験装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007139269A (ja) 超臨界冷凍サイクル
JP3861451B2 (ja) 超臨界冷凍サイクル
JP5482728B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JPH09264622A (ja) 圧力制御弁と蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2002130849A (ja) 冷房サイクルおよびその制御方法
JP3959305B2 (ja) 車両用空調制御装置
JP4134399B2 (ja) 冷凍サイクル制御装置
JP2000234814A (ja) 蒸気圧縮式冷凍装置
JP2003285638A (ja) 車両用空調制御装置
JP3356142B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2000088364A (ja) 超臨界冷凍サイクル
JP2003120544A (ja) 圧縮機制御装置
JP2004189175A (ja) 車両用空調装置
JP2006266172A (ja) 圧縮機容量制御装置および冷凍サイクル装置
JP2009192090A (ja) 冷凍サイクル装置
JP4631721B2 (ja) 蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2008030740A (ja) 車両用冷凍サイクル装置
JP4258944B2 (ja) 超臨界蒸気圧縮機式冷凍サイクル
JP4063023B2 (ja) 蒸気圧縮式冷凍機
JP2020075623A (ja) 車両用空調装置
JP2003127632A (ja) 車両用空調装置
JP2004044500A (ja) ハイブリッドコンプレッサ及びその制御装置
JP2008096028A (ja) 冷蔵庫用冷凍機
JP2012076589A (ja) 車両用空調装置
JPH11201560A (ja) 超臨界冷凍サイクル

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110