JP2887976B2 - 冷却システム - Google Patents
冷却システムInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機の空調装置を始
めとして、自動車の空調装置、室内の空調装置等に利用
される冷却システムに関するものである。
めとして、自動車の空調装置、室内の空調装置等に利用
される冷却システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に空調用として用いられる従来の冷
却システムの一例を示す。この冷却システムは、ベーパ
サイクル部1と、バイパス回路2とから構成されてい
る。ベーパサイクル部1は、エバポレータ3とコンデン
サ4の間をフレオンガス等の冷媒pを充填した冷媒循環
回路5で接続したもので、エバポレータ3において冷媒
pが被冷却目的たる空気qから受け取った熱量を、コン
デンサ4において冷媒pから外気rに向けて放出すると
いう作用を営む。このために、前記コンデンサ4出口側
と前記エバポレータ3入口側の前記冷媒循環回路5に冷
媒pを浄化するフィルタ6と、その冷媒pを貯溜するレ
シーバ7と、移送される冷媒pを断熱膨脹させる膨脹弁
8を配設するとともに、前記エバポレータ3出口側と前
記コンデンサ4入口側の前記冷媒循環回路5に冷媒pの
温度を検出する温度受感部9と、移送される冷媒pを断
熱圧縮させるラジアルタイプのコンプレッサ10を配設
している。また、前記コンプレッサ10を駆動させるた
めにモータM1を配設している。一方、バイパス回路2
は、前記コンプレッサ10出口側より流出した冷媒pの
一部を前記コンプレッサ10入口側に移送するための回
路であり、温度受感部9からの検知信号aによって制御
されるバイパス弁11aを配設している。
却システムの一例を示す。この冷却システムは、ベーパ
サイクル部1と、バイパス回路2とから構成されてい
る。ベーパサイクル部1は、エバポレータ3とコンデン
サ4の間をフレオンガス等の冷媒pを充填した冷媒循環
回路5で接続したもので、エバポレータ3において冷媒
pが被冷却目的たる空気qから受け取った熱量を、コン
デンサ4において冷媒pから外気rに向けて放出すると
いう作用を営む。このために、前記コンデンサ4出口側
と前記エバポレータ3入口側の前記冷媒循環回路5に冷
媒pを浄化するフィルタ6と、その冷媒pを貯溜するレ
シーバ7と、移送される冷媒pを断熱膨脹させる膨脹弁
8を配設するとともに、前記エバポレータ3出口側と前
記コンデンサ4入口側の前記冷媒循環回路5に冷媒pの
温度を検出する温度受感部9と、移送される冷媒pを断
熱圧縮させるラジアルタイプのコンプレッサ10を配設
している。また、前記コンプレッサ10を駆動させるた
めにモータM1を配設している。一方、バイパス回路2
は、前記コンプレッサ10出口側より流出した冷媒pの
一部を前記コンプレッサ10入口側に移送するための回
路であり、温度受感部9からの検知信号aによって制御
されるバイパス弁11aを配設している。
【0003】次に、この冷却システムの作動を説明す
る。冷媒pは先ず、コンプレッサ10で圧縮され、コン
デンサ4に流入する。ここで、外気rと熱交換すること
により冷却されて液化する。その後、フィルタ6で液化
した冷媒pからの水分および異物等を除去された後に、
レシーバ7に流入する。このレシーバ7で、液化した冷
媒pが貯溜される。そして、このレシーバ7内の冷媒p
が膨脹弁8に移送されて該膨脹弁8で膨脹することによ
り冷媒pは低温の気液混合状態になりエバポレータ3に
流入する。前記エバポレータ3では、空気qと熱交換を
行なって冷媒pの液相が気化し、このとき空気qが冷却
されて冷房室等に送られる。温度受感部9は、前記冷媒
pが液化状態で前記コンプレッサ10に流入するのを防
ぐためのものであり、空気qから熱を奪い前記エバポレ
ータ3出口側に流出した冷媒pの温度を検知し、その検
知信号aにより、前記膨脹弁8の開度を調整することに
よって、冷媒pを略完全な気化状態にして前記コンプレ
ッサ10に流入させる。設定温度が一定であれば、膨脹
弁8は空気qの量が多くなるほど(すなわち、負荷が大
きくなるほど)開度増大側に調節され、その量が少なく
なるほど開度減少側に調節されることになる。しかし
て、前記コンプレッサ10で圧縮された冷媒pは、前記
コンデンサ4に流入したときにその熱を外気rとの熱交
換によって放出し、再び冷却されて液化する。このよう
な冷媒pのサイクルを繰り返すことにより、この冷却シ
ステムは、エバポレータ3で熱を汲み出してコンデンサ
4で放出するという作用を営むことができるようになっ
ている。
る。冷媒pは先ず、コンプレッサ10で圧縮され、コン
デンサ4に流入する。ここで、外気rと熱交換すること
により冷却されて液化する。その後、フィルタ6で液化
した冷媒pからの水分および異物等を除去された後に、
レシーバ7に流入する。このレシーバ7で、液化した冷
媒pが貯溜される。そして、このレシーバ7内の冷媒p
が膨脹弁8に移送されて該膨脹弁8で膨脹することによ
り冷媒pは低温の気液混合状態になりエバポレータ3に
流入する。前記エバポレータ3では、空気qと熱交換を
行なって冷媒pの液相が気化し、このとき空気qが冷却
されて冷房室等に送られる。温度受感部9は、前記冷媒
pが液化状態で前記コンプレッサ10に流入するのを防
ぐためのものであり、空気qから熱を奪い前記エバポレ
ータ3出口側に流出した冷媒pの温度を検知し、その検
知信号aにより、前記膨脹弁8の開度を調整することに
よって、冷媒pを略完全な気化状態にして前記コンプレ
ッサ10に流入させる。設定温度が一定であれば、膨脹
弁8は空気qの量が多くなるほど(すなわち、負荷が大
きくなるほど)開度増大側に調節され、その量が少なく
なるほど開度減少側に調節されることになる。しかし
て、前記コンプレッサ10で圧縮された冷媒pは、前記
コンデンサ4に流入したときにその熱を外気rとの熱交
換によって放出し、再び冷却されて液化する。このよう
な冷媒pのサイクルを繰り返すことにより、この冷却シ
ステムは、エバポレータ3で熱を汲み出してコンデンサ
4で放出するという作用を営むことができるようになっ
ている。
【0004】ところで、前記コンプレッサ10には、非
容積形の特徴として、流入する冷媒pが必要量に満たな
いときは、サージングを起こし故障の原因になるという
問題がある。そのため、前記膨脹弁8を絞っている状態
においては、前記バイパス回路2に配設されているバイ
パス弁11aを開くことにより、前記コンプレッサ10
から流出する冷媒pの一部をエバポレータ3から流出す
る冷媒pに補充して最少の流量を確保し、前記コンプレ
ッサ10に流入させるようにしている。
容積形の特徴として、流入する冷媒pが必要量に満たな
いときは、サージングを起こし故障の原因になるという
問題がある。そのため、前記膨脹弁8を絞っている状態
においては、前記バイパス回路2に配設されているバイ
パス弁11aを開くことにより、前記コンプレッサ10
から流出する冷媒pの一部をエバポレータ3から流出す
る冷媒pに補充して最少の流量を確保し、前記コンプレ
ッサ10に流入させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バイパス回
路2を通じてコンプレッサ10の出口側から入口側に冷
媒pを帰還させると、再びその冷媒pをコンプレッサ1
0で圧縮しなければならなくなる。このため、モータM
1の駆動を通じてなされたコンプレッサ10での圧縮仕
事の一部が無駄になり、システムの効率が低下するとい
う不具合を生じる。また、コンプレッサ10の入口温度
(すなわち、温度受感部9の温度)は常に所定温度に保
たれている必要があるにも拘らず、コンプレッサ10の
出口側から入口側に圧縮後の冷媒pが流入すると入口温
度の上昇を招く。このことから、従来では図2のように
バイパス弁11bを有したバイパス温度調節回路12を
付設し、レシーバ7に貯溜されている低温冷媒pの一部
を当該バイパス温度調節回路12を通じてコンプレッサ
10入口側の冷媒pに混合し、温度変化を相殺するよう
にしている。このため、部品点数が増大し、コストアッ
プや重量増加を招く欠点が付随する。また、ラジアルコ
ンプレッサは、容積形のコンプレッサに比べて小型軽量
の特徴を持つが、小容量のシステムでは流量が小さくな
るため、ラジアルコンプレッサが適用できなかった。
路2を通じてコンプレッサ10の出口側から入口側に冷
媒pを帰還させると、再びその冷媒pをコンプレッサ1
0で圧縮しなければならなくなる。このため、モータM
1の駆動を通じてなされたコンプレッサ10での圧縮仕
事の一部が無駄になり、システムの効率が低下するとい
う不具合を生じる。また、コンプレッサ10の入口温度
(すなわち、温度受感部9の温度)は常に所定温度に保
たれている必要があるにも拘らず、コンプレッサ10の
出口側から入口側に圧縮後の冷媒pが流入すると入口温
度の上昇を招く。このことから、従来では図2のように
バイパス弁11bを有したバイパス温度調節回路12を
付設し、レシーバ7に貯溜されている低温冷媒pの一部
を当該バイパス温度調節回路12を通じてコンプレッサ
10入口側の冷媒pに混合し、温度変化を相殺するよう
にしている。このため、部品点数が増大し、コストアッ
プや重量増加を招く欠点が付随する。また、ラジアルコ
ンプレッサは、容積形のコンプレッサに比べて小型軽量
の特徴を持つが、小容量のシステムでは流量が小さくな
るため、ラジアルコンプレッサが適用できなかった。
【0006】本発明は、以上の課題に着目してなされた
ものであって、システムの効率を高め、かつ、小型軽量
化することが可能な冷却システムを提供することを目的
としている。
ものであって、システムの効率を高め、かつ、小型軽量
化することが可能な冷却システムを提供することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【0008】すなわち、本発明に係る冷却システムは、
エバポレータとコンデンサの間を冷媒循環回路で接続し
て、前記コンデンサ出口側とエバポレータ入口側との間
に膨脹弁を配設するとともに、前記エバポレータ出口側
とコンデンサ入口側との間に非容積形のコンプレッサを
配設することによりベーパサイクル部を構成し、さら
に、前記コンプレッサ出口側とコンプレッサ入口側をバ
イパス回路で接続した冷却システムにおいて、前記コン
プレッサと同軸上に、前記バイパス回路内を通過する流
体によって駆動されるタービンを配設したことを特徴と
する。
エバポレータとコンデンサの間を冷媒循環回路で接続し
て、前記コンデンサ出口側とエバポレータ入口側との間
に膨脹弁を配設するとともに、前記エバポレータ出口側
とコンデンサ入口側との間に非容積形のコンプレッサを
配設することによりベーパサイクル部を構成し、さら
に、前記コンプレッサ出口側とコンプレッサ入口側をバ
イパス回路で接続した冷却システムにおいて、前記コン
プレッサと同軸上に、前記バイパス回路内を通過する流
体によって駆動されるタービンを配設したことを特徴と
する。
【0009】
【作用】このような構成により、タービンが設けられた
場合には、コンプレッサで圧縮された冷媒がタービンを
通過するときに、該タービンに対して膨脹仕事を為し、
冷媒のもつエネルギが機械的エネルギに変換されて、前
記タービンと同軸上に配設しているコンプレッサに伝達
される。そのため、モータの駆動力は、前記タービンが
獲得する機械的エネルギの分だけ小さくてすみ、システ
ム効率の向上が図られる。また、冷媒の温度はタービン
に対して膨脹仕事をすることによってコンプレッサ出口
側に在った時の温度よりも低下するため、コンプレッサ
入口側に大きな温度上昇をもたらすことがなくなり、バ
イパス温度調整回路を不要にすることができる。
場合には、コンプレッサで圧縮された冷媒がタービンを
通過するときに、該タービンに対して膨脹仕事を為し、
冷媒のもつエネルギが機械的エネルギに変換されて、前
記タービンと同軸上に配設しているコンプレッサに伝達
される。そのため、モータの駆動力は、前記タービンが
獲得する機械的エネルギの分だけ小さくてすみ、システ
ム効率の向上が図られる。また、冷媒の温度はタービン
に対して膨脹仕事をすることによってコンプレッサ出口
側に在った時の温度よりも低下するため、コンプレッサ
入口側に大きな温度上昇をもたらすことがなくなり、バ
イパス温度調整回路を不要にすることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1を参照して
説明する。なお、図2と共通する部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
説明する。なお、図2と共通する部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【0011】この冷却システムは、図2に示した基本的
な構成を具備してなるものにおいて、バイパス回路2内
のバイパス弁11aを通過する流体によって駆動される
タービン13を配設している。前記タービン13は、コ
ンプレッサ10と単軸上に結合したものであり、前記コ
ンプレッサ10を駆動させるためにモータM2を配設し
ている。
な構成を具備してなるものにおいて、バイパス回路2内
のバイパス弁11aを通過する流体によって駆動される
タービン13を配設している。前記タービン13は、コ
ンプレッサ10と単軸上に結合したものであり、前記コ
ンプレッサ10を駆動させるためにモータM2を配設し
ている。
【0012】このような構成を採用すると、コンプレッ
サ10で圧縮された冷媒pの一部がタービン13を通過
するときに、該タービン13に対して膨脹仕事を為し、
冷媒pのもつエネルギが機械的エネルギに変換されて、
前記タービン13と単軸上に配設しているコンプレッサ
10に伝達される。換言すれば、コンプレッサ10の為
した圧縮仕事の一部がタービン13によって回収され
る。そのため、モータM2の駆動力は、前記タービン1
3が獲得する機械的エネルギの分だけモータM1の駆動
力よりも小さくてすむことになり、従来に比べてシステ
ム効率を確実に向上させることができる。また、冷媒p
の温度はタービン13に対して膨脹仕事をすることによ
ってコンプレッサ10出口側に在った時の温度よりも低
下するため、コンプレッサ10入口側に大きな温度上昇
をもたらすことがない。このため、従来のバイパス温度
調整回路12のような余分な要素部品を不要にすること
ができ、システムを小型軽量化にするとともに、システ
ムの信頼性向上も果たすことが可能になる。
サ10で圧縮された冷媒pの一部がタービン13を通過
するときに、該タービン13に対して膨脹仕事を為し、
冷媒pのもつエネルギが機械的エネルギに変換されて、
前記タービン13と単軸上に配設しているコンプレッサ
10に伝達される。換言すれば、コンプレッサ10の為
した圧縮仕事の一部がタービン13によって回収され
る。そのため、モータM2の駆動力は、前記タービン1
3が獲得する機械的エネルギの分だけモータM1の駆動
力よりも小さくてすむことになり、従来に比べてシステ
ム効率を確実に向上させることができる。また、冷媒p
の温度はタービン13に対して膨脹仕事をすることによ
ってコンプレッサ10出口側に在った時の温度よりも低
下するため、コンプレッサ10入口側に大きな温度上昇
をもたらすことがない。このため、従来のバイパス温度
調整回路12のような余分な要素部品を不要にすること
ができ、システムを小型軽量化にするとともに、システ
ムの信頼性向上も果たすことが可能になる。
【0013】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記実施例では非容積形のコンプ
レッサとしてラジアルタイプのものを使用したが、軸流
タイプのものを使用することもできる。また、コンプレ
ッサおよびタービンでの損失により、前記コンプレッサ
にバイパス回路を通じて流入する冷媒の温度が上昇する
ときは、バイパス温度調整回路を接続してもよい。この
場合にも、システム効率は確実に向上する。さらに、冷
却能力制御の方法は、インバータを用いたコンプレッサ
の回転数制御などの方法を併用してもよい。さらにま
た、この冷却システムを機器類を冷却する冷却水に適用
することもできる。その他の構成も、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲でさらに変形が可能である。
のではない。例えば、前記実施例では非容積形のコンプ
レッサとしてラジアルタイプのものを使用したが、軸流
タイプのものを使用することもできる。また、コンプレ
ッサおよびタービンでの損失により、前記コンプレッサ
にバイパス回路を通じて流入する冷媒の温度が上昇する
ときは、バイパス温度調整回路を接続してもよい。この
場合にも、システム効率は確実に向上する。さらに、冷
却能力制御の方法は、インバータを用いたコンプレッサ
の回転数制御などの方法を併用してもよい。さらにま
た、この冷却システムを機器類を冷却する冷却水に適用
することもできる。その他の構成も、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲でさらに変形が可能である。
【0014】
【発明の効果】本発明に係る冷却システムは、以上説明
したように、バイパス回路にタービンを設けることによ
り、タービンが獲得する機械的エネルギの分だけモータ
の駆動力を小さくすることができ、システム効率の向上
を図ることが可能である。また、小容量の冷却システム
にもラジアルコンプレッサが適用可能となり、容積形の
コンプレッサに比べて小型軽量化することができる。さ
らに、バイパス温度調整回路が不要となるため、システ
ムを小型軽量化にすることができ、かつ、信頼性の向上
を図ることができる。したがって、この冷却システム
は、可及的な高効率化、小形軽量化が要求される航空機
の空調システムに適用して極めて有用であり、小形化が
さほど要求されないシステムに対しても部分負荷時のシ
ステム効率を向上させる上で有効となる。
したように、バイパス回路にタービンを設けることによ
り、タービンが獲得する機械的エネルギの分だけモータ
の駆動力を小さくすることができ、システム効率の向上
を図ることが可能である。また、小容量の冷却システム
にもラジアルコンプレッサが適用可能となり、容積形の
コンプレッサに比べて小型軽量化することができる。さ
らに、バイパス温度調整回路が不要となるため、システ
ムを小型軽量化にすることができ、かつ、信頼性の向上
を図ることができる。したがって、この冷却システム
は、可及的な高効率化、小形軽量化が要求される航空機
の空調システムに適用して極めて有用であり、小形化が
さほど要求されないシステムに対しても部分負荷時のシ
ステム効率を向上させる上で有効となる。
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】従来例を示す回路図。
1…ベーパサイクル部 2…バイパス回路 3…エバポレータ 4…コンデンサ 5…冷媒循環回路 8…膨脹弁 10…コンプレッサ 13…タービン
Claims (1)
- 【請求項1】エバポレータとコンデンサの間を冷媒循環
回路で接続して、前記コンデンサ出口側とエバポレータ
入口側との間に膨脹弁を配設するとともに、前記エバポ
レータ出口側とコンデンサ入口側との間に非容積形のコ
ンプレッサを配設することによりベーパサイクル部を構
成し、さらに、前記コンプレッサ出口側とコンプレッサ
入口側をバイパス回路で接続した冷却システムにおい
て、 前記コンプレッサと同軸上に、前記バイパス回路内を通
過する流体によって駆動されるタービンを配設したこと
を特徴とする冷却システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25247291A JP2887976B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25247291A JP2887976B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 冷却システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0587416A JPH0587416A (ja) | 1993-04-06 |
JP2887976B2 true JP2887976B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=17237860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25247291A Expired - Fee Related JP2887976B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 冷却システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2887976B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005048654A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Daikin Ind Ltd | 圧縮機 |
JP5151014B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2013-02-27 | 株式会社日立製作所 | ヒートポンプ装置及びヒートポンプの運転方法 |
US20140138236A1 (en) * | 2011-05-24 | 2014-05-22 | Awg International, Inc. | Atmospheric water generator system |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25247291A patent/JP2887976B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0587416A (ja) | 1993-04-06 |
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Legal Events
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