JP3365273B2 - 冷凍サイクル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素を冷媒
とする冷凍サイクルのごとく、放熱器内の圧力が冷媒の
臨界圧力を越える冷凍サイクルに関するものである。
とする冷凍サイクルのごとく、放熱器内の圧力が冷媒の
臨界圧力を越える冷凍サイクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、冷凍サイクルに使用される冷媒の
脱フロン対策の１つとして、例えば特公平７−１８６０
２号公報に記載のように二酸化炭素（ＣＯ2 ）を使用し
た冷凍サイクル（以下、ＣＯ2 サイクルと略す。）が提
案されている。この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冷凍サイクル（以下、通常
サイクルと呼ぶ。）の作動と同じである。すなわち、図
５（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示さ
れるように、圧縮機で気相状態の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（ガ
スクーラ）にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。
脱フロン対策の１つとして、例えば特公平７−１８６０
２号公報に記載のように二酸化炭素（ＣＯ2 ）を使用し
た冷凍サイクル（以下、ＣＯ2 サイクルと略す。）が提
案されている。この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冷凍サイクル（以下、通常
サイクルと呼ぶ。）の作動と同じである。すなわち、図
５（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示さ
れるように、圧縮機で気相状態の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（ガ
スクーラ）にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。
【０００３】そして、減圧器により減圧して（Ｃ−
Ｄ）、気液２相状態となったＣＯ2 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ＣＯ2 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５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５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】
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷凍サイク
ルでは、一般的に圧縮機の潤滑は、冷媒中に潤滑油を混
入することによって行っている。このため、蒸発器や放
熱器（通常サイクルにあっては凝縮器）内に潤滑油が滞
留することを防止すべく、一般的に冷媒に対する潤滑油
の相溶性の高いものを使用している。
ルでは、一般的に圧縮機の潤滑は、冷媒中に潤滑油を混
入することによって行っている。このため、蒸発器や放
熱器（通常サイクルにあっては凝縮器）内に潤滑油が滞
留することを防止すべく、一般的に冷媒に対する潤滑油
の相溶性の高いものを使用している。
【０００７】また、圧縮機に液相冷媒が吸入されると、
圧縮機の損傷を招くとともに、圧縮機の機械（圧縮）仕
事の増加に対して冷凍能力が増大しないので、冷凍サイ
クルの成績係数が悪化する。このため、通常は、アキュ
ームレータ等の気液分離器や、蒸発器出口側の加熱度を
所定値となるように開度を調節する膨張弁等を冷凍サイ
クル内に配設して、圧縮機に液相成分が吸入されること
を防止している。
圧縮機の損傷を招くとともに、圧縮機の機械（圧縮）仕
事の増加に対して冷凍能力が増大しないので、冷凍サイ
クルの成績係数が悪化する。このため、通常は、アキュ
ームレータ等の気液分離器や、蒸発器出口側の加熱度を
所定値となるように開度を調節する膨張弁等を冷凍サイ
クル内に配設して、圧縮機に液相成分が吸入されること
を防止している。
【０００８】一方、相溶性の高い潤滑油を使用している
と言えども、気相冷媒と液相潤滑油とでは、共に液相で
ある場合に比べて相溶性が低いので、圧縮機に十分な量
の潤滑油を供給することができなくなる。そこで、アキ
ュームレータを有する冷凍サイクルでは、アキュームレ
ータの下部に開口部を設け、潤滑油を圧縮機に導くよう
に構成している。
と言えども、気相冷媒と液相潤滑油とでは、共に液相で
ある場合に比べて相溶性が低いので、圧縮機に十分な量
の潤滑油を供給することができなくなる。そこで、アキ
ュームレータを有する冷凍サイクルでは、アキュームレ
ータの下部に開口部を設け、潤滑油を圧縮機に導くよう
に構成している。
【０００９】しかし、この構成では、相溶性の高い潤滑
油を使用しているため、潤滑油とともに液相冷媒が圧縮
に吸入されてしまうので、上述したように、圧縮機の損
傷および成績係数の悪化を招いてという問題が発生して
しまう。そして、この問題は、ＣＯ2 サイクルのごと
く、作動圧力が高く、かつ、圧縮機の吐出容量（吐出体
積）が小さい冷凍サイクルで顕著に現れる。
油を使用しているため、潤滑油とともに液相冷媒が圧縮
に吸入されてしまうので、上述したように、圧縮機の損
傷および成績係数の悪化を招いてという問題が発生して
しまう。そして、この問題は、ＣＯ2 サイクルのごと
く、作動圧力が高く、かつ、圧縮機の吐出容量（吐出体
積）が小さい冷凍サイクルで顕著に現れる。
【００１０】本発明は、上記点に鑑み、放熱器内の圧力
が冷媒の臨界圧力を越える冷凍サイクルにおいて、圧縮
機の損傷および成績係数の悪化を防止することを目的と
する。
が冷媒の臨界圧力を越える冷凍サイクルにおいて、圧縮
機の損傷および成績係数の悪化を防止することを目的と
する。
【００１１】
【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、以下の技術手段を用いる。請求項１〜４
に記載の発明では、冷媒を冷却する放熱器（２）内の圧
力が、冷媒の臨界圧力（Ｐｃ）を超える冷凍サイクルで
あって、放熱器（２）から流出する冷媒を減圧する減圧
器を、放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて放熱器
（２）出口側の圧力を制御する圧力制御弁（３）により
構成し、この放熱器（２）は、冷媒が流れる複数本のチ
ューブ（２１）と、これら複数本のチューブ（２１）の
一端側および他端側にそれぞれ配設された第１タンク
（２２）と第２タンク（２３）とを有するマルチフロー
型の熱交換器であり、蒸発器（４）の流出側と圧縮機
（１）の吸入側との間に、蒸発器（４）から流出する冷
媒および潤滑油を気相成分と液相成分とに分離する気液
分離器（５）を配設し、さらに、潤滑油として、臨界圧
力（Ｐｃ）以下のときの冷媒に対する相溶性が、臨界圧
力（Ｐｃ）より高いときの相溶性に比べて低くなるもの
を使用したことを特徴とする。
成するために、以下の技術手段を用いる。請求項１〜４
に記載の発明では、冷媒を冷却する放熱器（２）内の圧
力が、冷媒の臨界圧力（Ｐｃ）を超える冷凍サイクルで
あって、放熱器（２）から流出する冷媒を減圧する減圧
器を、放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて放熱器
（２）出口側の圧力を制御する圧力制御弁（３）により
構成し、この放熱器（２）は、冷媒が流れる複数本のチ
ューブ（２１）と、これら複数本のチューブ（２１）の
一端側および他端側にそれぞれ配設された第１タンク
（２２）と第２タンク（２３）とを有するマルチフロー
型の熱交換器であり、蒸発器（４）の流出側と圧縮機
（１）の吸入側との間に、蒸発器（４）から流出する冷
媒および潤滑油を気相成分と液相成分とに分離する気液
分離器（５）を配設し、さらに、潤滑油として、臨界圧
力（Ｐｃ）以下のときの冷媒に対する相溶性が、臨界圧
力（Ｐｃ）より高いときの相溶性に比べて低くなるもの
を使用したことを特徴とする。
【００１２】これにより、蒸発器（４）側の低圧側で
は、液相の潤滑油と液相の冷媒とが分離するので、液相
冷媒が圧縮機（１）に吸入されることを防止しつつ、容
易に潤滑油のみを圧縮機（１）の吸入側に導くことがで
きる。したがって、冷凍サイクルの成績係数の悪化を招
くことなく、圧縮機（１）の損傷を防止することができ
る。
は、液相の潤滑油と液相の冷媒とが分離するので、液相
冷媒が圧縮機（１）に吸入されることを防止しつつ、容
易に潤滑油のみを圧縮機（１）の吸入側に導くことがで
きる。したがって、冷凍サイクルの成績係数の悪化を招
くことなく、圧縮機（１）の損傷を防止することができ
る。
【００１３】一方、放熱器（２）側の高圧側では、潤滑
油の相溶性が高くなり、潤滑油は冷媒と共に放熱器
（２）内を流通するので、潤滑油が放熱器（２）内で滞
留することを防止できる。したがって、放熱器（２）の
熱交換性能が低下することを防止できるので、冷凍サイ
クルの冷凍能力を向上させることができる。なお、潤滑
油は請求項３または４に記載のごとく、ポリアルキル基
グリコール（ＰＧＫ）系オイルまたはポリビニールエー
テル（ＰＶＥ）系オイルとすることが望ましい。
油の相溶性が高くなり、潤滑油は冷媒と共に放熱器
（２）内を流通するので、潤滑油が放熱器（２）内で滞
留することを防止できる。したがって、放熱器（２）の
熱交換性能が低下することを防止できるので、冷凍サイ
クルの冷凍能力を向上させることができる。なお、潤滑
油は請求項３または４に記載のごとく、ポリアルキル基
グリコール（ＰＧＫ）系オイルまたはポリビニールエー
テル（ＰＶＥ）系オイルとすることが望ましい。
【００１４】
【００１５】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。
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。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１はＣＯ2 サイクルを車両用空
調装置に適用したものであり、１は気相状態のＣＯ
2 （冷媒）を圧縮する圧縮機である。２は圧縮機１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、３は放熱器２出口側でのＣ
Ｏ2 温度に応じて放熱器２出口側圧力を制御する圧力制
御弁である。
調装置に適用したものであり、１は気相状態のＣＯ
2 （冷媒）を圧縮する圧縮機である。２は圧縮機１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、３は放熱器２出口側でのＣ
Ｏ2 温度に応じて放熱器２出口側圧力を制御する圧力制
御弁である。
【００１７】なお、圧力制御弁３は、放熱器２出口側で
のＣＯ2 温度と放熱器２出口側圧力との関係が、図５に
示す太い実線ηmax となるように、その開度を調節して
放熱器２出口側圧力を制御するとともに、放熱器２から
流出したＣＯ2 を減圧する減圧器を兼ねている。因み
に、太い実線ηmax は、放熱器２出口側でのＣＯ2 温度
に対して、ＣＯ2 サイクルの成績係数が最大となる放熱
器２出口側圧力を連ねた線である。
のＣＯ2 温度と放熱器２出口側圧力との関係が、図５に
示す太い実線ηmax となるように、その開度を調節して
放熱器２出口側圧力を制御するとともに、放熱器２から
流出したＣＯ2 を減圧する減圧器を兼ねている。因み
に、太い実線ηmax は、放熱器２出口側でのＣＯ2 温度
に対して、ＣＯ2 サイクルの成績係数が最大となる放熱
器２出口側圧力を連ねた線である。
【００１８】４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ＣＯ 2 は蒸発器４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。５は、気相状態のＣＯ2 と液相
状態のＣＯ2 とを分離するとともに、液相状態のＣＯ2
を一時的に蓄えるアキュームレータ（気液分離器）であ
る。なお、詳細構造は後述する。
（吸熱器）で、気液２相状態のＣＯ 2 は蒸発器４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。５は、気相状態のＣＯ2 と液相
状態のＣＯ2 とを分離するとともに、液相状態のＣＯ2
を一時的に蓄えるアキュームレータ（気液分離器）であ
る。なお、詳細構造は後述する。
【００１９】そして、圧縮機１、放熱器２、圧力制御弁
３、蒸発器４およびアキュームレータ５は、それぞれ配
管６によって接続されて閉回路を形成している。なお、
圧縮機１は、図示されていない駆動源（エンジン、モー
タ等）から駆動力を得て駆動し、放熱器２は、放熱器２
内ＣＯ2 と外気との温度差をできるだけ大きくするため
に車両前方に配置されている。
３、蒸発器４およびアキュームレータ５は、それぞれ配
管６によって接続されて閉回路を形成している。なお、
圧縮機１は、図示されていない駆動源（エンジン、モー
タ等）から駆動力を得て駆動し、放熱器２は、放熱器２
内ＣＯ2 と外気との温度差をできるだけ大きくするため
に車両前方に配置されている。
【００２０】次に、アキュームレータ５の構造について
図２を用いて述べる。５１は蒸発器４から流出するＣＯ
2 、ＣＯ2 サイクル内を循環しない余剰の液相ＣＯ2 お
よび圧縮機１を潤滑する潤滑油が貯えられるタンク部で
あり、このタンク部５１の上方部位には、蒸発器４に接
続される流入口５２が開口している。また、タンク部５
１内には、一端側がタンク部５１内のうち気相成分領域
（タンク部５１の最上方側領域）Ａで開口する第１開口
部５３ａを有し、他端側が圧縮機１の吸入側に接続され
るＵ字パイプ５３が配設されている。このＵ字パイプ５
３の折り返し部分は、タンク部５１内のうち潤滑油の液
相成分領域（タンク部５１の最下方側領域）に位置する
とともに、その折り返し部分には、液相の潤滑油をＵ字
パイプ５３内に導入する第２開口部５３ｂが開口してい
る。
図２を用いて述べる。５１は蒸発器４から流出するＣＯ
2 、ＣＯ2 サイクル内を循環しない余剰の液相ＣＯ2 お
よび圧縮機１を潤滑する潤滑油が貯えられるタンク部で
あり、このタンク部５１の上方部位には、蒸発器４に接
続される流入口５２が開口している。また、タンク部５
１内には、一端側がタンク部５１内のうち気相成分領域
（タンク部５１の最上方側領域）Ａで開口する第１開口
部５３ａを有し、他端側が圧縮機１の吸入側に接続され
るＵ字パイプ５３が配設されている。このＵ字パイプ５
３の折り返し部分は、タンク部５１内のうち潤滑油の液
相成分領域（タンク部５１の最下方側領域）に位置する
とともに、その折り返し部分には、液相の潤滑油をＵ字
パイプ５３内に導入する第２開口部５３ｂが開口してい
る。
【００２１】そして、本実施形態では、図２に示すよう
に、タンク部５１内にて液相の潤滑油と液相のＣＯ2 と
が分離するように、ＣＯ2 の臨界圧力ＰC 以下のときの
ＣＯ 2 に対する潤滑油の相溶性が、臨界圧力ＰC より高
いときの相溶性に比べて低くなり、かつ、液密度がＣＯ
2 の液密度に比べて大きくなる潤滑油を使用している。
具体的には、本実施形態では、ポリアルキル基グリコー
ル（ＰＧＫ）系オイルまたはポリビニールエーテル（Ｐ
ＶＥ）系オイルである。
に、タンク部５１内にて液相の潤滑油と液相のＣＯ2 と
が分離するように、ＣＯ2 の臨界圧力ＰC 以下のときの
ＣＯ 2 に対する潤滑油の相溶性が、臨界圧力ＰC より高
いときの相溶性に比べて低くなり、かつ、液密度がＣＯ
2 の液密度に比べて大きくなる潤滑油を使用している。
具体的には、本実施形態では、ポリアルキル基グリコー
ル（ＰＧＫ）系オイルまたはポリビニールエーテル（Ｐ
ＶＥ）系オイルである。
【００２２】因みに、相溶性とは、異種の高分子が均一
に混和する性質であって、互いに分離をする限界量をい
う。次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施形態で
は、前述のごとく、ＣＯ2 の臨界圧力ＰC 以下のときの
相溶性が、臨界圧力ＰC より高いときの相溶性に比べて
低く、かつ、液密度がＣＯ2 の液密度に比べて大きい潤
滑油を使用しているので、蒸発器４およびアキュームレ
ータ５等の臨界圧力ＰC 以下の低圧側では、液相の潤滑
油が液相のＣＯ2 より下方側に集合するように、潤滑油
とＣＯ2 とが分離する。
に混和する性質であって、互いに分離をする限界量をい
う。次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施形態で
は、前述のごとく、ＣＯ2 の臨界圧力ＰC 以下のときの
相溶性が、臨界圧力ＰC より高いときの相溶性に比べて
低く、かつ、液密度がＣＯ2 の液密度に比べて大きい潤
滑油を使用しているので、蒸発器４およびアキュームレ
ータ５等の臨界圧力ＰC 以下の低圧側では、液相の潤滑
油が液相のＣＯ2 より下方側に集合するように、潤滑油
とＣＯ2 とが分離する。
【００２３】したがって、液相ＣＯ2 が圧縮機１に吸入
されることを防止しつつ、容易に潤滑油のみを圧縮機１
の吸入側に導くことができるので、成績係数の悪化を招
くことなく、圧縮機１の損傷を防止することができる。
一方、放熱器２等の臨界圧力ＰC より高い超臨界圧力側
では、潤滑油の相溶性が高くなり、潤滑油はＣＯ2 と共
に放熱器２内を流通するので、潤滑油が放熱器２内で滞
留することを防止できる。したがって、放熱器２の熱交
換能が低下することを防止できるので、ＣＯ2 サイクル
の冷凍能力を向上させるこができる。
されることを防止しつつ、容易に潤滑油のみを圧縮機１
の吸入側に導くことができるので、成績係数の悪化を招
くことなく、圧縮機１の損傷を防止することができる。
一方、放熱器２等の臨界圧力ＰC より高い超臨界圧力側
では、潤滑油の相溶性が高くなり、潤滑油はＣＯ2 と共
に放熱器２内を流通するので、潤滑油が放熱器２内で滞
留することを防止できる。したがって、放熱器２の熱交
換能が低下することを防止できるので、ＣＯ2 サイクル
の冷凍能力を向上させるこができる。
【００２４】因みに、発明者等の試験検討によれば、Ｃ
Ｏ2 サイクルにおいて、ポリアルキル基グリコール（Ｐ
ＧＫ）系オイルまたはポリビニールエーテル（ＰＶＥ）
系オイルを潤滑油とした場合には、フロンを冷媒とする
通常の冷凍サイクルと同等の潤滑油を圧縮機１（ＣＯ2
サイクル内）に循環させることができることを確認して
いる。
Ｏ2 サイクルにおいて、ポリアルキル基グリコール（Ｐ
ＧＫ）系オイルまたはポリビニールエーテル（ＰＶＥ）
系オイルを潤滑油とした場合には、フロンを冷媒とする
通常の冷凍サイクルと同等の潤滑油を圧縮機１（ＣＯ2
サイクル内）に循環させることができることを確認して
いる。
【００２５】ところで、放熱器２の構造は、熱交換効率
を向上させるために、図３に示すように、ＣＯ2 が流通
する複数本のチューブ２１の一端側に、各チューブ２１
にＣＯ2 を分配する第１タンク２２を配設し、他端側に
熱交換を終えたＣＯ2 を回収する第２タンク２３を配設
した、いわゆるマルチフロー型の熱交換器が一般的であ
る。
を向上させるために、図３に示すように、ＣＯ2 が流通
する複数本のチューブ２１の一端側に、各チューブ２１
にＣＯ2 を分配する第１タンク２２を配設し、他端側に
熱交換を終えたＣＯ2 を回収する第２タンク２３を配設
した、いわゆるマルチフロー型の熱交換器が一般的であ
る。
【００２６】しかし、マルチフロー型の熱交換器では、
両タンク２２、２３とチューブ２１との接合部分で断面
積が大きく変化するので、この接合部分でＣＯ2 の流速
が低下し、密度の大きい潤滑油が滞留し易い。これに対
して、本実施形態によれば、前述のごとく、潤滑油が放
熱器２内で滞留することを防止できるので、特にマルチ
フロー型の放熱器２を有するＣＯ2 サイクルに適用して
有効である。
両タンク２２、２３とチューブ２１との接合部分で断面
積が大きく変化するので、この接合部分でＣＯ2 の流速
が低下し、密度の大きい潤滑油が滞留し易い。これに対
して、本実施形態によれば、前述のごとく、潤滑油が放
熱器２内で滞留することを防止できるので、特にマルチ
フロー型の放熱器２を有するＣＯ2 サイクルに適用して
有効である。
【００２７】ところで、上述の実施形態では、臨界圧力
ＰC を基準圧力として、臨界圧力Ｐ C 以下と超臨界圧力
とによって潤滑油の相溶性が変化するものを使用した
が、本発明は、放熱器２側の圧力で相溶性が高くなり、
蒸発器４（アキュームレータ５）側の圧力で相溶性が低
くなる潤滑油を使用するものであるので、本発明におけ
る基準圧力は臨界圧力ＰC に限定されるものではなく、
放熱器２側の圧力および蒸発器４（アキュームレータ
５）側の圧力により適宜選定されるものである。したが
って、潤滑油もポリアルキル基グリコール（ＰＧＫ）系
オイルまたはポリビニールエーテル（ＰＶＥ）系オイル
に限定されるものではない。
ＰC を基準圧力として、臨界圧力Ｐ C 以下と超臨界圧力
とによって潤滑油の相溶性が変化するものを使用した
が、本発明は、放熱器２側の圧力で相溶性が高くなり、
蒸発器４（アキュームレータ５）側の圧力で相溶性が低
くなる潤滑油を使用するものであるので、本発明におけ
る基準圧力は臨界圧力ＰC に限定されるものではなく、
放熱器２側の圧力および蒸発器４（アキュームレータ
５）側の圧力により適宜選定されるものである。したが
って、潤滑油もポリアルキル基グリコール（ＰＧＫ）系
オイルまたはポリビニールエーテル（ＰＶＥ）系オイル
に限定されるものではない。
【００２８】また、アキュームレータ５の構造は、図２
に示されるものに限定されるものではなく、図４に示す
ように、Ｕ字パイプ５３を廃止し、両開口部５３ａ、５
３ｂそれぞれ独立にパイプ５３ｃ、５３ｄを接続しても
よい。
に示されるものに限定されるものではなく、図４に示す
ように、Ｕ字パイプ５３を廃止し、両開口部５３ａ、５
３ｂそれぞれ独立にパイプ５３ｃ、５３ｄを接続しても
よい。
【図１】ＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図２】アキュームレータの模式図である。
【図３】放熱器の正面図である。
【図４】アキュームレータの変形例を示す模式図であ
る。
る。
【図５】二酸化炭素のモリエル線図である。
１…圧縮機、２…放熱器、３…圧力制御弁（減圧器）、
４…蒸発器、５…アキュームレータ（気液分離手段）。
４…蒸発器、５…アキュームレータ（気液分離手段）。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−137719（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−212875（ＪＰ，Ａ)
特表 平６−510111（ＪＰ，Ａ)
ＢＲＯＥＳＢＹ−ＯＬＳＥＮ，Ｆｉｎ
ｎ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏ
ｎｓ ｉｎ Ａｍｍｏｎｉａ
高田秋一，自然冷媒（ＩＩＩ），冷凍
空調設備，社団法人日本冷凍空調設備工
業連合会，1996年６月15
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25B 1/00
C10M 145/24
C10N 40:30
Claims (4)
- 【請求項１】 冷媒を冷却する放熱器（２）内の圧力
が、冷媒の臨界圧力（Ｐｃ）を超える冷凍サイクルであ
って、 前記冷媒と共に潤滑油を吸入し、前記放熱器（２）に向
けて吐出する圧縮機（１）と、 前記放熱器（２）から流出する前記冷媒を減圧する減圧
器（３）と、 前記減圧器（３）にて減圧された前記冷媒を蒸発させる
蒸発器（４）と、 前記蒸発器（４）の流出側と前記圧縮機（１）の吸入側
との間に配設され、前記蒸発器（４）から流出する前記
冷媒および前記潤滑油を気相成分と液相成分とに分離す
る気液分離器（５）とを備え、前記放熱器（２）は、前記冷媒が流れる複数本のチュー
ブ（２１）と、前記複数本のチューブ（２１）の一端側
に配設された第１タンク（２２）と、前記複数本のチュ
ーブ（２１）の他端側に配設された第２タンク（２３）
とを有するマルチフロー型の熱交換器であり、 前記減圧器は、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応
じて前記放熱器（２）出口側の圧力を制御する圧力制御
弁（３）であり、 前記気液分離器（５）には、 前記気液分離器（５）内のうち気相成分領域で開口し、
前記圧縮機（１）の吸入側に連通する第１開口部（５３
ａ）と、 前記気液分離器（５）内のうち前記潤滑油の液相成分領
域で開口し、前記圧縮機（１）の吸入側に連通する第２
開口部（５３ｂ）とが形成され、 さらに、前記潤滑油として、前記臨界圧力（Ｐｃ）以下
のときの前記冷媒に対する相溶性が、前記臨界圧力（Ｐ
ｃ）より高いときの相溶性に比べて低くなるものを使用
したことを特徴とする冷凍サイクル。 - 【請求項２】 前記潤滑油の液密度は、前記冷媒の液密
度より大きく、 さらに、前記第２開口部（５３ｂ）は、前記気液分離器
（５）の最下方側部位に形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の冷凍サイクル。 - 【請求項３】 前記冷媒は二酸化炭素であり、 前記潤滑油は、ポリアルキル基グリコール系オイルであ
ることを特徴とする請 求項１または２記載の冷凍サイク
ル。 - 【請求項４】 前記冷媒は二酸化炭素であり、 前記潤滑油は、ポリビニールエーテル系オイルであるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の冷凍サイクル。
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| JP26063197A JP3365273B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 冷凍サイクル |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26063197A JP3365273B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 冷凍サイクル |
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-
1997
- 1997-09-25 JP JP26063197A patent/JP3365273B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-09 US US09/150,318 patent/US6000233A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-14 DE DE19842019A patent/DE19842019C2/de not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＢＲＯＥＳＢＹ−ＯＬＳＥＮ，Ｆｉｎｎ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ａｍｍｏｎｉａ |
| 高田秋一，自然冷媒（ＩＩＩ），冷凍空調設備，社団法人日本冷凍空調設備工業連合会，１９９６年６月１５ |
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