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JP2007071430A - Refrigeration cycle and compression auxiliary device - Google Patents

Refrigeration cycle and compression auxiliary device Download PDF

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JP2007071430A
JP2007071430A JP2005257327A JP2005257327A JP2007071430A JP 2007071430 A JP2007071430 A JP 2007071430A JP 2005257327 A JP2005257327 A JP 2005257327A JP 2005257327 A JP2005257327 A JP 2005257327A JP 2007071430 A JP2007071430 A JP 2007071430A
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JP
Japan
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refrigerant
accumulator
pump
compressor
refrigeration cycle
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Application number
JP2005257327A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisatoshi Hirota
久寿 広田
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.)
TGK Co Ltd
Original Assignee
TGK Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE112006002152T priority patent/DE112006002152T5/en
Priority to PCT/JP2006/316459 priority patent/WO2007029493A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To save energy by reducing power of a compressor in a refrigeration cycle. <P>SOLUTION: In this refrigeration cycle, a turbine 21 is rotated by a refrigerant delivered from a gas cooler 2 to generate drive power to rotate a pump 22 in an accumulator 6, and the refrigerant introduced from an evaporator 4 is compressed by the pump 22. Thus the pressure of the refrigerant delivered toward by the compressor 1 by the rotation of the pump 22, that is, inlet pressure of the compressor 1 can be increased. As a result, the power of the compressor 1 can be reduced, and energy-saving can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は空調装置に適用される冷凍サイクル、及びその冷凍サイクルを構成する圧縮補助装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle applied to an air conditioner, and a compression assisting device constituting the refrigeration cycle.

従来、自動車用空調装置等の冷凍サイクルの冷媒にはフロンが使用されてきたが、オゾン層破壊の問題があるため、近年では、その代替冷媒として例えば二酸化炭素(CO2)等を用いた冷凍サイクルが開発されている。 Conventionally, chlorofluorocarbon has been used as a refrigerant in a refrigeration cycle such as an air conditioner for automobiles. However, since there is a problem of ozone layer destruction, in recent years, refrigeration using, for example, carbon dioxide (CO 2 ) or the like as an alternative refrigerant. A cycle has been developed.

しかし、二酸化炭素等を使った冷凍サイクルは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるため、圧縮機で必要とされる動力が大きい。このため、従来の冷凍サイクルでこれを実現しようとすると、多大なエネルギーが必要になる。   However, in the refrigeration cycle using carbon dioxide or the like, the power required for the compressor is large because the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. For this reason, if it is going to implement | achieve this with the conventional refrigerating cycle, a lot of energy will be needed.

そこで、省エネルギー化の観点から、従来膨張装置で無駄に捨てられていた膨張エネルギーを有効利用する技術として、例えばエジェクタを用いて構成したエジェクタサイクルが提案されている(例えば特許文献1参照)。   Thus, from the viewpoint of energy saving, an ejector cycle configured by using, for example, an ejector has been proposed as a technique for effectively using expansion energy that has been wasted in conventional expansion devices (see, for example, Patent Document 1).

このエジェクタサイクルは、圧縮機と、放熱器と、エジェクタと、気液分離器とを直列に接続し、気液分離器のガス出口を圧縮機の吸入口に接続し、気液分離器の液出口を蒸発器を介してエジェクタの吸入口に接続するようにして構成される。   In this ejector cycle, a compressor, a radiator, an ejector, and a gas-liquid separator are connected in series, a gas outlet of the gas-liquid separator is connected to an inlet of the compressor, and a liquid of the gas-liquid separator is connected. The outlet is connected to the suction port of the ejector via an evaporator.

エジェクタは、先端に噴出口を有するノズル、その外周から噴出口の下流方向に連なって筒状に形成された混合部、及びその混合部から末広がりに形成されたディフューザによって構成されている。ノズルは、放熱器にて冷却された冷媒を蒸発圧力以下に減圧して先端より低圧のジェット流で噴出させ、減圧によって生じる差圧で蒸発器からのガス冷媒を吸引する。混合部では、吸引されたガス冷媒とノズルからのジェット流とが混合され、ディフューザでは、面積が拡大されることにより混合された冷媒は減速されて昇圧される。すなわち、エジェクタで冷媒が昇圧されることによって圧縮機の吸入圧力が上昇するため、その分、圧縮機が所定の圧力まで圧縮するための動力を低減することができるのである。   The ejector is composed of a nozzle having a jet outlet at the tip, a mixing part formed in a cylindrical shape from the outer periphery to the downstream side of the jet outlet, and a diffuser formed so as to extend from the mixing part. The nozzle depressurizes the refrigerant cooled by the radiator to below the evaporating pressure and ejects it with a jet flow having a pressure lower than the tip, and sucks the gas refrigerant from the evaporator with a differential pressure generated by the depressurization. In the mixing section, the sucked gas refrigerant and the jet flow from the nozzle are mixed, and in the diffuser, the mixed refrigerant is decelerated and pressurized by increasing the area. That is, since the suction pressure of the compressor is increased by increasing the pressure of the refrigerant by the ejector, the power for compressing the compressor to a predetermined pressure can be reduced accordingly.

しかしながら、このようなエジェクタは、ノズル、混合部、ディフューザとつながる形状が非常に複雑であるためにその加工が難しく、製造コストが嵩むといった問題がある。
一方、圧縮機の上流側に膨張側で得られた動力を効率よく圧縮機側へ伝達する補助圧縮機を設けた冷凍サイクルも提案されている(例えば特許文献2参照)。
However, since such an ejector has a very complicated shape connected to the nozzle, the mixing portion, and the diffuser, there is a problem that the processing is difficult and the manufacturing cost increases.
On the other hand, a refrigeration cycle in which an auxiliary compressor that efficiently transmits power obtained on the expansion side to the compressor side on the upstream side of the compressor has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

この補助圧縮機は、ハウジング及び主軸を膨張機と共用しており、そのハウジング内に配置された斜板及びこれに接続されたピストンにより膨張機と仕切られている。膨張機側の主軸の端部には回転弁が設けられており、放熱器からの高圧冷媒がこの回転弁を介して膨張室に導入され、そこで膨張が完了した低圧冷媒が回転弁を介して蒸発器側へ導出される。この冷媒の導入出による膨張機の回収動力によって主軸に回転力が付与され、ピストンの往復動作によって補助圧縮機側では冷媒の圧縮がなされ、膨張機側では冷媒の膨張がなされる。このように、補助圧縮機で冷媒が昇圧されることによって主圧縮機の吸入圧力が上昇するため、その分、主圧縮機が所定の圧力まで圧縮するための動力を低減することができる。
特許第3322263号公報(段落〔0091〕〜〔0096〕) 特開2000−46429号公報(段落〔0038〕,〔0039〕)
This auxiliary compressor shares a housing and a main shaft with the expander, and is partitioned from the expander by a swash plate disposed in the housing and a piston connected thereto. A rotary valve is provided at the end of the main shaft on the expander side, and the high-pressure refrigerant from the radiator is introduced into the expansion chamber through the rotary valve, and the low-pressure refrigerant that has been expanded there passes through the rotary valve. Derived to the evaporator side. A rotational force is applied to the main shaft by the recovery power of the expander due to the introduction and extraction of the refrigerant, and the reciprocating operation of the piston compresses the refrigerant on the auxiliary compressor side and expands the refrigerant on the expander side. Thus, the suction pressure of the main compressor is increased by increasing the pressure of the refrigerant in the auxiliary compressor, so that the power for compressing the main compressor to a predetermined pressure can be reduced accordingly.
Japanese Patent No. 3322263 (paragraphs [0091] to [0096]) JP 2000-46429 A (paragraphs [0038], [0039])

しかしながら、特許文献2に記載の冷凍サイクルでは、放熱器から導入された冷媒によって主軸の回転動力を生成するため、その冷媒を漏らさないようにハウジング内を気密に保持しなければならない。そのため、ハウジングの全外周にわたってシールを施さなければならず、上述したエジェクタよりもむしろコストが嵩んでしまうといった問題がある。   However, in the refrigeration cycle described in Patent Document 2, since the rotational power of the main shaft is generated by the refrigerant introduced from the radiator, the inside of the housing must be kept airtight so as not to leak the refrigerant. Therefore, there is a problem that the seal must be provided over the entire outer periphery of the housing, and the cost is increased rather than the above-described ejector.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低コストに実現でき、圧縮機の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる冷凍サイクルを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the refrigerating cycle which can implement | achieve at low cost and can aim at energy saving by reducing the motive power of a compressor.

本発明では上記問題を解決するために、空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する放熱器と、導入された冷媒を気液分離して溜めておき、そのガス冷媒を前記圧縮機に向けて送出するアキュムレータと、前記アキュムレータに溜められた液冷媒を絞り膨張して減圧する膨張装置と、前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記アキュムレータの中に配置され、前記放熱器から導入された冷媒により回転されてその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するタービンと、前記タービンとともに回転して前記蒸発器から導入された冷媒を圧縮してその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するポンプとを有するタービン・ポンプと、を備えたことを特徴とする冷凍サイクルが提供される。   In the present invention, in order to solve the above problems, in a refrigeration cycle constituting an air conditioner, a compressor that compresses a refrigerant, a radiator that cools the refrigerant discharged from the compressor, and an introduced refrigerant are gas-liquid An accumulator that separates and stores the gas refrigerant toward the compressor, an expansion device that expands and decompresses the liquid refrigerant stored in the accumulator, and a refrigerant that is decompressed by the expansion device An evaporator for evaporating the liquid, a turbine disposed in the accumulator, rotated by a refrigerant introduced from the radiator and discharging the refrigerant into the accumulator, and rotated with the turbine and introduced from the evaporator A turbine pump having a pump for compressing the generated refrigerant and releasing the refrigerant into the accumulator. Cycle is provided.

このような冷凍サイクルにおいては、そのシステムにおいて通常用いられるアキュムレータ内にタービン・ポンプが配置されるため、冷媒の外部漏れを防止するための特別なシールを施す必要がなく、低コストに実現することができる。   In such a refrigeration cycle, since the turbine pump is arranged in an accumulator normally used in the system, it is not necessary to provide a special seal for preventing external leakage of the refrigerant, and it can be realized at low cost. Can do.

そして、放熱器から導入された冷媒によりタービンを回転させてポンプを回転させる駆動力を発生させ、蒸発器から導入された冷媒をそのポンプによって圧縮する。このため、ポンプの回転によって圧縮機に向けて送出する冷媒の圧力、つまり圧縮機の吸入圧力を高めることができる。その結果、圧縮機の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。   And the driving force which rotates a turbine with the refrigerant | coolant introduced from the heat radiator and rotates a pump is generated, and the refrigerant | coolant introduced from the evaporator is compressed with the pump. For this reason, the pressure of the refrigerant sent to the compressor by the rotation of the pump, that is, the suction pressure of the compressor can be increased. As a result, the power of the compressor can be reduced to save energy.

また、本発明では、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する放熱器と、導入された冷媒を気液分離して溜めておき、そのガス冷媒を前記圧縮機に向けて送出するアキュムレータと、前記アキュムレータに溜められた液冷媒を絞り膨張して減圧する膨張装置と、前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルに用いられる圧縮補助装置であって、前記アキュムレータと前記膨張装置とを一体に組み付けて構成され、前記アキュムレータの内部に、前記放熱器から導入された冷媒により回転されてその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するタービンと、前記タービンとともに回転して前記蒸発器から導入された冷媒を圧縮してその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するポンプとを有するタービン・ポンプが設けられたこと、を特徴とする圧縮補助装置が提供される。   In the present invention, the compressor that compresses the refrigerant, the radiator that cools the refrigerant discharged from the compressor, and the introduced refrigerant are stored in a gas-liquid separated state, and the gas refrigerant is stored in the compressor. Used in a refrigeration cycle comprising: an accumulator that is sent out toward the air, an expansion device that squeezes and expands the liquid refrigerant stored in the accumulator, and an evaporator that evaporates the refrigerant decompressed by the expansion device A turbine which is a compression assisting device and is configured by integrally assembling the accumulator and the expansion device, and is rotated by a refrigerant introduced from the radiator inside the accumulator and releases the refrigerant into the accumulator. And a pump that rotates with the turbine and compresses the refrigerant introduced from the evaporator and discharges the refrigerant into the accumulator. The turbine pump is provided that, the compression aid is provided, wherein.

このような圧縮補助装置においては、アキュムレータ内にタービン・ポンプが配置されるため、冷媒の外部漏れを防止するための特別なシールを施す必要がなく、低コストに実現することができる。また、膨張装置が一体に組み付けられているため、冷凍サイクルに適用した場合に配管数が減り、その省スペース化を図ることができる。   In such a compression assisting device, since the turbine pump is disposed in the accumulator, it is not necessary to provide a special seal for preventing external leakage of the refrigerant, and can be realized at low cost. Further, since the expansion device is integrally assembled, the number of pipes is reduced when applied to the refrigeration cycle, and the space can be saved.

さらに、冷凍サイクルに適用した場合には、放熱器から導入された冷媒によりタービンを回転させてポンプを回転させる駆動力を発生させ、蒸発器から導入された冷媒をそのポンプによって圧縮する。このため、圧縮機の吸入圧力を高めることができ、圧縮機の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。   Furthermore, when applied to a refrigeration cycle, a driving force for rotating the turbine is generated by the refrigerant introduced from the radiator to rotate the pump, and the refrigerant introduced from the evaporator is compressed by the pump. For this reason, the suction pressure of the compressor can be increased, and the power of the compressor can be reduced to save energy.

本発明の冷凍サイクルによれば、アキュムレータの内部に、圧縮機の吸入圧力を高めるためのタービン・ポンプを設けたため、低コストに実現でき、圧縮機の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。   According to the refrigeration cycle of the present invention, since the turbine pump for increasing the suction pressure of the compressor is provided inside the accumulator, it can be realized at low cost, and the power of the compressor can be reduced to save energy. it can.

また、本発明の圧縮補助装置によれば、アキュムレータの内部に圧縮機の吸入圧力を高めるためのタービン・ポンプを設けたため、冷凍サイクルに適用した場合に、これを低コストに実現でき、圧縮機の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。   Further, according to the compression assisting device of the present invention, since the turbine pump for increasing the suction pressure of the compressor is provided inside the accumulator, when applied to the refrigeration cycle, this can be realized at low cost. It is possible to reduce energy and save energy.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
本実施の形態は、本発明の冷凍サイクルを自動車用空調装置に適用したものであり、二酸化炭素を冷媒として用いる超臨界冷凍サイクルとして構成されている。図1は、第1の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
In this embodiment, the refrigeration cycle of the present invention is applied to an automotive air conditioner, and is configured as a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a refrigeration cycle according to the first embodiment.

本実施の形態の冷凍サイクルは、自動車のエンジンによって回転駆動され、冷媒を超臨界域まで圧縮する圧縮機1と、圧縮機1から吐出された冷媒を冷却するガスクーラ2(「放熱器」に該当する)と、導入された冷媒の気液分離を行うとともに圧縮機1へ導出する冷媒の圧力を高める圧縮補助装置3と、圧縮補助装置3により減圧された液冷媒を蒸発させて車室内を冷却する蒸発器4とを備えている。   The refrigeration cycle of the present embodiment is driven by an automobile engine to compress the refrigerant to a supercritical region, and a gas cooler 2 (cooling device) that cools the refrigerant discharged from the compressor 1. The auxiliary refrigerant 3 that increases the pressure of the refrigerant led to the compressor 1 and evaporates the liquid refrigerant decompressed by the auxiliary compressor 3 to cool the passenger compartment. The evaporator 4 is provided.

圧縮機1は、エンジンの回転数に関係なく、冷媒の吐出容量を一定に制御することができる斜板式の可変容量圧縮機である。圧縮機1は、電子制御が可能なソレノイド駆動の容量制御弁5が内蔵されており、その容量制御弁5によって吐出容量制御をするようにしている。この容量制御弁5は、圧縮機1の吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差圧をソレノイドに供給される外部信号によって決まる所定の差圧に維持するように容量制御する、いわゆる差圧制御式の制御弁である。容量制御弁5は、圧縮機1の吐出圧力Pdと吸入圧力Psとを受けて、圧縮機1から吐出された吐出圧力Pdの冷媒を圧縮機1のクランク室に供給する流量を制御する。それによって、クランク室の圧力Pcを吐出容量に対応した圧力に制御することで、冷媒の吐出容量を一定に制御するようにしている。この容量制御弁5としては、例えば特開2001−132650号公報に記載の電磁制御弁を利用することができる。   The compressor 1 is a swash plate type variable capacity compressor capable of controlling the discharge capacity of the refrigerant to be constant regardless of the rotational speed of the engine. The compressor 1 incorporates a solenoid-controlled capacity control valve 5 that can be electronically controlled, and the capacity control valve 5 controls the discharge capacity. This capacity control valve 5 controls the capacity so as to maintain the differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps of the compressor 1 at a predetermined differential pressure determined by an external signal supplied to the solenoid. Control valve. The capacity control valve 5 receives the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps of the compressor 1 and controls the flow rate of supplying the refrigerant having the discharge pressure Pd discharged from the compressor 1 to the crank chamber of the compressor 1. Accordingly, the refrigerant discharge capacity is controlled to be constant by controlling the pressure Pc of the crank chamber to a pressure corresponding to the discharge capacity. As this capacity control valve 5, for example, an electromagnetic control valve described in JP-A-2001-132650 can be used.

圧縮補助装置3は、導入された冷媒を気液分離して溜めておくアキュムレータ6に対し、ガスクーラ2から導入される冷媒の流量を調整する流量制御弁7と、液冷媒を絞り膨張して減圧する膨張装置8を一体に組み付けて構成されている。アキュムレータ6の中には、導入された冷媒を圧縮してその圧力を高めるタービン・ポンプ9が配置されている。   The compression assisting device 3 has a flow rate control valve 7 for adjusting the flow rate of the refrigerant introduced from the gas cooler 2 and a liquid refrigerant to expand and depressurize the accumulator 6 that separates and stores the introduced refrigerant by gas-liquid separation. The expansion device 8 is assembled integrally. In the accumulator 6, a turbine pump 9 is arranged to compress the introduced refrigerant and increase its pressure.

次に、圧縮補助装置の構成について詳細に説明する。図2は、圧縮補助装置の構成を表す断面図である。
圧縮補助装置3を構成するアキュムレータ6は、気相部11と液相部12を上下に有し、冷媒を気液分離した状態で収容するタンク13と、タンク13を内外に貫通して気相部11のガス冷媒を圧縮機1へ導く冷媒配管14とから構成されている。冷媒配管14は、その一端が気相部11に開口する一方、他端側が圧縮機1側につながっている。この冷媒配管14の液相部12を通る管壁には、液相部12の液冷媒を管内に所定量導出して気相部11から導出されるガス冷媒と混合させる連通孔15(「絞り流路」に該当する)が設けられている。このように液相部12の液冷媒を導出することにより、その液相部12に混入した潤滑オイルを圧縮機1側に戻し、圧縮機1内の潤滑を保持するようにしている。
Next, the configuration of the compression auxiliary device will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the compression assisting device.
The accumulator 6 that constitutes the compression assisting device 3 has a gas phase part 11 and a liquid phase part 12 at the top and bottom, a tank 13 that accommodates the refrigerant in a gas-liquid separated state, and a gas phase that penetrates the tank 13 in and out. It is comprised from the refrigerant | coolant piping 14 which guides the gas refrigerant of the part 11 to the compressor 1. FIG. One end of the refrigerant pipe 14 opens into the gas phase portion 11, and the other end is connected to the compressor 1 side. In the pipe wall passing through the liquid phase portion 12 of the refrigerant pipe 14, a communication hole 15 (“throttle” for deriving a predetermined amount of the liquid refrigerant in the liquid phase portion 12 into the pipe and mixing with the gas refrigerant derived from the gas phase portion 11. Corresponding to “flow path”) is provided. Thus, by deriving the liquid refrigerant in the liquid phase portion 12, the lubricating oil mixed in the liquid phase portion 12 is returned to the compressor 1 side, and the lubrication in the compressor 1 is maintained.

タービン・ポンプ9は、タンク13内の気相部11の上部に固定されている。タービン・ポンプ9は、ガスクーラ2から導入された冷媒により回転されるタービン21と、タービン21とともに回転して蒸発器4から導入された冷媒を圧縮するロータリ式のポンプ22とから構成されている。タービン21とポンプ22は、共通のボディ23及び回転軸24を有する。タービン21の内部は、流量制御弁7を介してガスクーラ2につながり、導入される冷媒の流量が流量制御弁7により調整される。一方、ポンプ22の内部は、配管形成部材25を介して蒸発器4につながっている。この配管形成部材25の一端は、タンク13の側壁を貫通し、蒸発器4につながる図示しない配管に接続される。なお、タービン・ポンプ9の詳細な構成及び動作については後述する。   The turbine pump 9 is fixed to the upper part of the gas phase part 11 in the tank 13. The turbine pump 9 includes a turbine 21 that is rotated by the refrigerant introduced from the gas cooler 2, and a rotary pump 22 that rotates together with the turbine 21 and compresses the refrigerant introduced from the evaporator 4. The turbine 21 and the pump 22 have a common body 23 and a rotating shaft 24. The inside of the turbine 21 is connected to the gas cooler 2 via the flow control valve 7, and the flow rate of the introduced refrigerant is adjusted by the flow control valve 7. On the other hand, the inside of the pump 22 is connected to the evaporator 4 via a pipe forming member 25. One end of the pipe forming member 25 is connected to a pipe (not shown) that penetrates the side wall of the tank 13 and is connected to the evaporator 4. The detailed configuration and operation of the turbine pump 9 will be described later.

流量制御弁7は、タンク13の上部に固定されている。流量制御弁7は、タンク13の側壁を貫通する配管からなるボディ31と、ボディ31の内部に収容されてその冷媒通路を開閉する弁部32と、ボディ31に組み付けられて弁部32を駆動するソレノイド33とから構成されている。流量制御弁7は、弁座形成部材34を介してタービン21に接続されている。なお、流量制御弁7の詳細な構成及び動作については後述する。   The flow control valve 7 is fixed to the upper part of the tank 13. The flow rate control valve 7 is configured to drive a valve portion 32 that is assembled in the body 31, a valve portion 32 that is accommodated in the body 31 and opens and closes the refrigerant passage, and a valve portion 32 that opens and closes the refrigerant passage. And a solenoid 33. The flow control valve 7 is connected to the turbine 21 via a valve seat forming member 34. The detailed configuration and operation of the flow control valve 7 will be described later.

膨張装置8は、タンク13の内外を上下に貫通する長尺状のボディ41と、液相部12から蒸発器4へ供給される液冷媒の流量を制御する弁部42と、配管形成部材25内に配置されて、ポンプ22に入る冷媒の温度に応じて弁部42を開弁方向に付勢する荷重が変化する感温アクチュエータ43と、弁部42の低圧側に配置されて、弁部42を通過した液冷媒の温度に応じて弁部42を閉弁方向に付勢する荷重が変化する感温アクチュエータ44とを備えている。なお、膨張装置8の詳細な構成及び動作については後述する。   The expansion device 8 includes a long body 41 that vertically penetrates the inside and outside of the tank 13, a valve portion 42 that controls the flow rate of the liquid refrigerant supplied from the liquid phase portion 12 to the evaporator 4, and the pipe forming member 25. And a temperature-sensitive actuator 43 in which a load for urging the valve part 42 in the valve opening direction changes according to the temperature of the refrigerant entering the pump 22, and a valve part arranged on the low-pressure side of the valve part 42. And a temperature-sensitive actuator 44 that changes the load that urges the valve portion 42 in the valve closing direction in accordance with the temperature of the liquid refrigerant that has passed through the valve 42. The detailed configuration and operation of the expansion device 8 will be described later.

図3は、タービン・ポンプの構成を表す断面図である。図4は、図3のA−A矢視断面図である。図5は、図3のB−B矢視断面図である。
図3に示すように、タービン・ポンプ9は、PPS(Polyphenylene Sulfide)等の樹脂からなる円筒状のボディ23を有する。このボディ23は、その内径が軸線方向に2段に形成されており、その小径部側がタービン21の圧力室26を構成し、大径部側がポンプ22の圧力室27を構成している。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the turbine pump. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
As shown in FIG. 3, the turbine pump 9 has a cylindrical body 23 made of a resin such as PPS (Polyphenylene Sulfide). The body 23 has an inner diameter formed in two stages in the axial direction, and the small diameter side constitutes a pressure chamber 26 of the turbine 21, and the large diameter side constitutes a pressure chamber 27 of the pump 22.

タービン21側の圧力室26には、その内周面に沿ってステンレスからなる円筒状のスリーブ51が内嵌されている。また、ボディ23の圧力室26の開口端部には座グリが形成されており、ステンレスからなる円板状の軸受部材52が、その座グリに係止されつつ圧力室26を封止するような態様で圧入されている。軸受部材52の偏心位置には、ボス状の軸受部53が外方に突出するように設けられている。   A cylindrical sleeve 51 made of stainless steel is fitted into the pressure chamber 26 on the turbine 21 side along the inner peripheral surface thereof. A counterbore is formed at the opening end of the pressure chamber 26 of the body 23, and a disc-shaped bearing member 52 made of stainless steel seals the pressure chamber 26 while being locked to the counterbore. It is press-fitted in various ways. A boss-like bearing portion 53 is provided at an eccentric position of the bearing member 52 so as to protrude outward.

一方、ポンプ22側の圧力室27には、その内周面に沿ってステンレスからなる円筒状のスリーブ54が内嵌されている。また、ボディ23の圧力室27の開口端部には座グリが形成されており、ステンレスからなる円板状の軸受部材55が、その座グリに係止されつつ圧力室27を封止するような態様で圧入されている。軸受部材55の上記軸受部53と対向する偏心位置には、ボス状の軸受部56が外方に突出するように設けられている。   On the other hand, a cylindrical sleeve 54 made of stainless steel is fitted in the pressure chamber 27 on the pump 22 side along the inner peripheral surface thereof. Also, a counterbore is formed at the opening end of the pressure chamber 27 of the body 23, and a disk-shaped bearing member 55 made of stainless steel seals the pressure chamber 27 while being locked to the counterbore. It is press-fitted in various ways. A boss-like bearing portion 56 is provided at an eccentric position of the bearing member 55 facing the bearing portion 53 so as to protrude outward.

回転軸24は、一端が軸受部53に、他端が軸受部56に回転可能に支持されている。そして、そのほぼ中央を境に、タービン21のロータ57とポンプ22のロータ58がそれぞれ嵌着されている。ロータ57には、タービン21の翼を構成する3つのベーン59が等間隔で周設されており、ロータ58には、ポンプ22の翼を構成する3つのベーン60が等間隔で周設されている。ボディ23の軸線方向中央には、タービン21とポンプ22とを仕切るステンレスからなる仕切板61が配設されている。回転軸24は、この仕切板61に設けられた円孔62を貫通している。   One end of the rotary shaft 24 is rotatably supported by the bearing portion 53 and the other end is rotatably supported by the bearing portion 56. Then, the rotor 57 of the turbine 21 and the rotor 58 of the pump 22 are fitted to each other with the substantial center as a boundary. The rotor 57 is provided with three vanes 59 constituting the blades of the turbine 21 at equal intervals. The rotor 58 is provided with three vanes 60 constituting the blades of the pump 22 at equal intervals. Yes. A partition plate 61 made of stainless steel that partitions the turbine 21 and the pump 22 is disposed at the center in the axial direction of the body 23. The rotating shaft 24 passes through a circular hole 62 provided in the partition plate 61.

また、回転軸24には、その軸線方向に冷媒導出路63が貫通して形成されており、その軸線方向中央の円孔62に対応する位置には、冷媒導出路63に連通して半径方向に貫通する冷媒漏洩路64が形成されている。一方、軸受部53及び56の冷媒導出路63に対向する位置には、冷媒導出口65,66がそれぞれ形成されている。このため、仮にタービン21の圧力室26内の冷媒がロータ57と仕切板61との隙間に漏れたとしても、その冷媒は、冷媒漏洩路64,冷媒導出路63,及び冷媒導出口65,66を介してタービン・ポンプ9の外部、つまりアキュムレータ6内の気相部11に導出される。このため、その冷媒が低圧のポンプ22内に侵入して誤作動を引き起こすのを防止することができる。   Further, the rotation shaft 24 is formed with a refrigerant outlet passage 63 penetrating in the axial direction, and communicates with the refrigerant outlet passage 63 at a position corresponding to the circular hole 62 at the center of the axial direction in the radial direction. A refrigerant leakage path 64 penetrating through is formed. On the other hand, refrigerant outlets 65 and 66 are formed at positions facing the refrigerant outlet passage 63 of the bearing portions 53 and 56, respectively. For this reason, even if the refrigerant in the pressure chamber 26 of the turbine 21 leaks into the gap between the rotor 57 and the partition plate 61, the refrigerant is the refrigerant leakage path 64, the refrigerant outlet path 63, and the refrigerant outlets 65 and 66. To the outside of the turbine pump 9, that is, to the gas phase portion 11 in the accumulator 6. For this reason, it is possible to prevent the refrigerant from entering the low-pressure pump 22 and causing malfunction.

図4に示すように、タービン21は、圧力室26からボディ23を半径方向に貫く冷媒導入路71を有している。この冷媒導入路71は、他方で弁座形成部材34を介して流量制御弁7に接続されている(図2参照)。スリーブ51は、帯状のステンレス板を円形に弾性変形させて構成されており、その両端部に設けられたフック部72が、冷媒導入路71の基端部に引っ掛けられて固定されている。したがって、スリーブ51は、その弾性復帰力によって圧力室26の内壁面に当接するように配置されている。   As shown in FIG. 4, the turbine 21 has a refrigerant introduction path 71 that penetrates the body 23 from the pressure chamber 26 in the radial direction. On the other hand, the refrigerant introduction path 71 is connected to the flow rate control valve 7 via the valve seat forming member 34 (see FIG. 2). The sleeve 51 is configured by elastically deforming a belt-shaped stainless steel plate into a circular shape, and hook portions 72 provided at both ends thereof are hooked and fixed to the base end portion of the refrigerant introduction path 71. Therefore, the sleeve 51 is disposed so as to abut against the inner wall surface of the pressure chamber 26 by its elastic return force.

回転軸24は、圧力室26の軸線に対して偏心した位置にあり、ロータ57の周囲3箇所には、ベーン59の回動軸73が設けられている。ベーン59は、回動軸73からその回転方向と逆向きに湾曲して延びるように構成されている。ベーン59と回動軸73との間には、ベーン59をロータ57から離間させる方向に付勢するねじりばねが設けられている。このため、ベーン59の外周面がスリーブ51に対して所定の圧力で当接するようになり、隣接するベーン59とスリーブ51とによって所定の圧力空間が形成されるようになっている。回転軸24が偏心しているため、この圧力空間の大きさは回転とともに変化することになる。   The rotating shaft 24 is in a position eccentric with respect to the axis of the pressure chamber 26, and rotating shafts 73 of vanes 59 are provided at three locations around the rotor 57. The vane 59 is configured to bend and extend from the rotation shaft 73 in the direction opposite to the rotation direction thereof. Between the vane 59 and the rotating shaft 73, a torsion spring that biases the vane 59 in a direction in which the vane 59 is separated from the rotor 57 is provided. Therefore, the outer peripheral surface of the vane 59 comes into contact with the sleeve 51 with a predetermined pressure, and a predetermined pressure space is formed by the adjacent vane 59 and the sleeve 51. Since the rotating shaft 24 is eccentric, the size of the pressure space changes with rotation.

また、軸受部材52の圧力室26内に対向する位置には、三日月状の導出孔74が形成されており、冷媒導入路71から導入された冷媒を外部、つまりアキュムレータ6の気相部11に導出できるようになっている。   Further, a crescent-shaped lead-out hole 74 is formed at a position facing the pressure chamber 26 of the bearing member 52, and the refrigerant introduced from the refrigerant introduction path 71 is externally provided, that is, in the gas phase portion 11 of the accumulator 6. It can be derived.

図5に示すように、ポンプ22は、圧力室27からボディ23を半径方向に貫く冷媒導出路81を有している。この冷媒導出路81は、他方で外部、つまりアキュムレータ6の気相部11に連通している(図2参照)。この冷媒導出路81の外側の開口端部近傍には、板ばねからなる逆止弁82が片持ち状態で設けられている。このため、冷媒が逆流して冷媒導出路81からポンプ22内に侵入するのが防止されるとともに、ポンプ22の冷媒導出路81近傍の圧力が所定以上になると逆止弁82が開弁して冷媒を導出できるようになっている。圧力室27は、タービン21の圧力室26の3倍程度の容積を有する。   As shown in FIG. 5, the pump 22 has a refrigerant outlet path 81 that penetrates the body 23 from the pressure chamber 27 in the radial direction. On the other hand, the refrigerant outlet path 81 communicates with the outside, that is, the gas phase portion 11 of the accumulator 6 (see FIG. 2). A check valve 82 made of a leaf spring is provided in a cantilevered state in the vicinity of the opening end on the outside of the refrigerant outlet path 81. Therefore, the refrigerant is prevented from flowing back and entering the pump 22 from the refrigerant outlet path 81, and when the pressure in the vicinity of the refrigerant outlet path 81 of the pump 22 exceeds a predetermined value, the check valve 82 is opened. The refrigerant can be derived. The pressure chamber 27 has a volume about three times that of the pressure chamber 26 of the turbine 21.

スリーブ54は、帯状のステンレス板を円形に弾性変形させて構成されており、その両端部に設けられたフック部83が、冷媒導出路81の基端部に引っ掛けられて固定されている。したがって、スリーブ54は、その弾性復帰力によって圧力室27の内壁面に当接するように配置されている。   The sleeve 54 is configured by elastically deforming a belt-shaped stainless steel plate into a circular shape, and hook portions 83 provided at both ends thereof are hooked and fixed to the base end portion of the refrigerant outlet path 81. Therefore, the sleeve 54 is disposed so as to abut on the inner wall surface of the pressure chamber 27 by its elastic restoring force.

回転軸24は、圧力室27の軸線に対しても偏心した位置にあり、ロータ58の周囲3箇所には、ベーン60の回動軸84が設けられている。ベーン60は、回動軸84からその回転方向に湾曲して延びるように構成されている。ベーン60と回動軸84との間には、ベーン60をロータ58から離間させる方向に付勢する図示しないねじりばねが設けられている。このため、ベーン60の外周面がスリーブ54に対して所定の圧力で当接するようになり、隣接するベーン60とスリーブ54とによって所定の圧力空間が形成されるようになっている。回転軸24が偏心しているため、この圧力空間の大きさは回転とともに変化することになる。   The rotating shaft 24 is in an eccentric position with respect to the axis of the pressure chamber 27, and the rotating shaft 84 of the vane 60 is provided at three locations around the rotor 58. The vane 60 is configured to bend and extend in the rotational direction from the rotation shaft 84. Between the vane 60 and the rotating shaft 84, a torsion spring (not shown) that urges the vane 60 in a direction in which the vane 60 is separated from the rotor 58 is provided. Therefore, the outer peripheral surface of the vane 60 comes into contact with the sleeve 54 at a predetermined pressure, and a predetermined pressure space is formed by the adjacent vane 60 and the sleeve 54. Since the rotating shaft 24 is eccentric, the size of the pressure space changes with rotation.

また、軸受部材55の圧力室27内に対向する位置には、三日月状の導入孔85が形成されている。この導入孔85は、配管形成部材25の内部に連通しており、蒸発器4から導出された冷媒をポンプ22内に導入できるようになっている。   Further, a crescent-shaped introduction hole 85 is formed at a position facing the inside of the pressure chamber 27 of the bearing member 55. The introduction hole 85 communicates with the inside of the pipe forming member 25 so that the refrigerant led out from the evaporator 4 can be introduced into the pump 22.

次に、タービン・ポンプの動作について説明する。図6は、タービンの動作を表す断面図である。(A)〜(D)は、タービンのロータが図の反時計回りに順次30度ずつ回転した状態を表すものである。図7は、ポンプの動作を表す断面図である。(A)〜(D)は、ポンプのロータが図の時計回りに順次30度ずつ回転した状態を表すものであり、図6(A)〜(D)にそれぞれ対応する。   Next, the operation of the turbine pump will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the operation of the turbine. (A)-(D) represent the state which the rotor of the turbine rotated 30 degrees at a time in the counterclockwise direction of a figure. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the pump. FIGS. 6A to 6D show states in which the rotor of the pump is sequentially rotated by 30 degrees clockwise in the drawing, and corresponds to FIGS. 6A to 6D, respectively.

図6(A)及び(B)に示すように、ガスクーラ2側から冷媒導入路71を介してタービン21に導入された高圧の冷媒は、隣接するベーン59間に形成される圧力空間S1に導入される。このとき、他の圧力空間S2,S3の圧力は、導出孔74から冷媒が導出されたことによって減圧されている。このため、回転方向前方のベーン59に前後差圧が生じてロータ57の回転力が発生する。この回転力が回転軸24を介してポンプ22のロータ58に伝達され、ポンプ22が回転駆動される。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the high-pressure refrigerant introduced into the turbine 21 from the gas cooler 2 side via the refrigerant introduction path 71 is introduced into the pressure space S1 formed between the adjacent vanes 59. Is done. At this time, the pressure in the other pressure spaces S <b> 2 and S <b> 3 is reduced by the refrigerant being led out from the outlet hole 74. For this reason, a front-back differential pressure is generated in the vane 59 in the front in the rotational direction, and a rotational force of the rotor 57 is generated. This rotational force is transmitted to the rotor 58 of the pump 22 through the rotating shaft 24, and the pump 22 is rotationally driven.

そして、同図(C)に示すように、さらにロータ57が回転して圧力空間S1が密閉状態となった後、同図(D)に示すように、圧力空間S1が導出孔74に連通して、内部の冷媒を気相部11に放出する。   Then, as shown in FIG. 6C, after the rotor 57 further rotates and the pressure space S1 is sealed, the pressure space S1 communicates with the outlet hole 74 as shown in FIG. Thus, the internal refrigerant is discharged to the gas phase portion 11.

一方、図7(A)に示すように、ポンプ22の回転に伴う負圧により吸引され、蒸発器4側から導入孔85を介してポンプ22に導入された低圧の冷媒は、隣接するベーン60間に形成される圧力空間S11に導入される。そして、同図(B)に示すように、圧力空間S11が密閉状態となった状態でさらにロータ58が回転すると、圧力空間S11が徐々に小さくなるため、内部の冷媒が圧縮されてその圧力が高められる。一方、他の圧力空間S12,S13は徐々に大きくなるため、負圧状態となり、蒸発器4からの冷媒を導入孔85を介して内部に吸引することになる。   On the other hand, as shown in FIG. 7A, the low-pressure refrigerant sucked by the negative pressure accompanying the rotation of the pump 22 and introduced into the pump 22 from the evaporator 4 side through the introduction hole 85 is adjacent to the vane 60. It is introduced into a pressure space S11 formed therebetween. Then, as shown in FIG. 5B, when the rotor 58 further rotates in a state where the pressure space S11 is in a sealed state, the pressure space S11 gradually decreases, so the internal refrigerant is compressed and the pressure is reduced. Enhanced. On the other hand, since the other pressure spaces S12 and S13 gradually increase, a negative pressure state occurs, and the refrigerant from the evaporator 4 is sucked into the inside through the introduction hole 85.

圧力空間S11内の圧力が所定以上になると、同図(C)及び(D)に示すように逆止弁82が開弁するため、圧力が高められた冷媒が気相部11に放出される。この冷媒は、気相部11にある飽和状態の冷媒とともに冷媒配管14を通って圧縮機1に向けて送出される(図2参照)。   When the pressure in the pressure space S11 exceeds a predetermined value, the check valve 82 is opened as shown in FIGS. 2C and 2D, so that the refrigerant whose pressure has been increased is released to the gas phase portion 11. . This refrigerant is sent to the compressor 1 through the refrigerant pipe 14 together with the saturated refrigerant in the gas phase section 11 (see FIG. 2).

次に、流量制御弁7の構成及び動作について詳細に説明する。図8は、流量制御弁7の構成を表す断面図である。
流量制御弁7は、オン・オフタイプの電磁弁として構成されており、配管を兼ねる円筒状のボディ31と、ボディ31の内部に配置された弁体91と、弁体91を駆動制御するソレノイド33とを備えている。弁体91と上述した弁座形成部材34とにより弁部32が構成される。
Next, the configuration and operation of the flow control valve 7 will be described in detail. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the flow control valve 7.
The flow control valve 7 is configured as an on / off type electromagnetic valve, and includes a cylindrical body 31 that also serves as a pipe, a valve body 91 disposed inside the body 31, and a solenoid that drives and controls the valve body 91. 33. The valve portion 32 is configured by the valve body 91 and the above-described valve seat forming member 34.

弁座形成部材34は、円板状の本体の中央に弁孔92を有し、その弁孔92のボディ31側の開口縁にボス状に突出した弁座93が設けられている。ボディ31は、その一端が弁座形成部材34に当接した状態で接続されている。   The valve seat forming member 34 has a valve hole 92 in the center of the disc-shaped main body, and a valve seat 93 protruding in a boss shape is provided at the opening edge of the valve hole 92 on the body 31 side. The body 31 is connected in a state where one end thereof is in contact with the valve seat forming member 34.

ソレノイド33は、弁体91に一体的に形成されたプランジャ94と、プランジャ94の上流側に同軸状に配置されてボディ31に固定されたコア95と、外部からの供給電流によりプランジャ94及びコア95を含む磁気回路を生成する電磁コイル96と、この電磁コイル96を覆うように配置され、ソレノイド33のケースを構成する円筒状のヨーク97とを備えている。   The solenoid 33 includes a plunger 94 formed integrally with the valve body 91, a core 95 coaxially disposed on the upstream side of the plunger 94 and fixed to the body 31, and the plunger 94 and the core by a supply current from the outside. The electromagnetic coil 96 which produces | generates the magnetic circuit containing 95, and the cylindrical yoke 97 which is arrange | positioned so that this electromagnetic coil 96 may be covered, and comprises the case of the solenoid 33 are provided.

弁体91、プランジャ94及びコア95には、ガスクーラ2側から流れてきた冷媒を下流側へ導くための冷媒通路が貫通して設けられている。弁体91は、その先端に弁座93に着座して弁孔92を閉塞可能な平面部98を有し、また、その先端近傍の側部には、冷媒を導出する開口部99が形成されている。プランジャ94とコア95との間には、プランジャを閉弁方向に付勢するスプリング100が介装されている。   The valve body 91, the plunger 94, and the core 95 are provided with a refrigerant passage through which the refrigerant that has flowed from the gas cooler 2 side is guided to the downstream side. The valve body 91 has a flat portion 98 that can be seated on the valve seat 93 and close the valve hole 92 at the tip thereof, and an opening 99 for leading out the refrigerant is formed in a side portion near the tip. ing. A spring 100 that biases the plunger in the valve closing direction is interposed between the plunger 94 and the core 95.

以上の構成において、プランジャ94,コア95,ヨーク97,ボディ31等によって電磁コイル96を取り囲むソレノイド33の磁気回路が構成されている。そして、図示しない制御装置によって電磁コイル96への通電制御が行われる。   In the above configuration, the magnetic circuit of the solenoid 33 surrounding the electromagnetic coil 96 is configured by the plunger 94, the core 95, the yoke 97, the body 31, and the like. Then, energization control to the electromagnetic coil 96 is performed by a control device (not shown).

すなわち、電磁コイル96が非通電であり、ソレノイド33が駆動していないときには、スプリング100の付勢力により弁体91が弁座93に着座する。このため、弁部32は閉弁状態となる。一方、電磁コイル96に通電されて、ソレノイド33が駆動したときには、プランジャ94がコア95側に吸引され、弁体91が弁座93からリフトして弁部32が開弁状態となる。ここでは、その通電制御をオン・オフによるデューティ制御により行っている。このため、そのデューティ比を変化させることにより、ガスクーラ2からタービン21へ導入される冷媒の流量が調整される。   That is, when the electromagnetic coil 96 is not energized and the solenoid 33 is not driven, the valve body 91 is seated on the valve seat 93 by the biasing force of the spring 100. For this reason, the valve part 32 will be in a valve closing state. On the other hand, when the electromagnetic coil 96 is energized and the solenoid 33 is driven, the plunger 94 is attracted toward the core 95, the valve body 91 is lifted from the valve seat 93, and the valve portion 32 is opened. Here, the energization control is performed by duty control by on / off. For this reason, the flow rate of the refrigerant introduced from the gas cooler 2 to the turbine 21 is adjusted by changing the duty ratio.

次に、膨張装置8の構成及び動作について詳細に説明する。図9は、膨張装置8の構成を表す断面図である。
膨張装置8は、その長尺円筒状のボディ41を備える。このボディ41の下端近傍の側部には、アキュムレータ6の液相部12の冷媒を導入する冷媒入口101が設けられ、その冷媒入口101に連通して弁孔102が軸線方向に設けられている。弁孔102の下流側には、これを開閉する弁体103が軸線方向に進退自在に配置されている。これら弁孔102と弁体103が弁部42を構成している。
Next, the configuration and operation of the expansion device 8 will be described in detail. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the expansion device 8.
The expansion device 8 includes the long cylindrical body 41. A refrigerant inlet 101 for introducing the refrigerant of the liquid phase portion 12 of the accumulator 6 is provided on the side portion near the lower end of the body 41, and a valve hole 102 is provided in the axial direction so as to communicate with the refrigerant inlet 101. . A valve body 103 that opens and closes the valve hole 102 is disposed downstream of the valve hole 102 so as to advance and retract in the axial direction. The valve hole 102 and the valve body 103 constitute a valve portion 42.

弁体103は、弁孔102を貫通して軸線方向に延出されたシャフト104が一体に形成されている。シャフト104は、弁孔102の内径よりも小さい外径を有し、冷媒入口101に液冷媒が導入されたときに、弁体103が受ける開弁方向の力をシャフト104が受ける閉弁方向の力よりも大きくなるようにしている。   The valve body 103 is integrally formed with a shaft 104 that extends through the valve hole 102 in the axial direction. The shaft 104 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the valve hole 102, and when the liquid refrigerant is introduced into the refrigerant inlet 101, the valve 104 receives the force in the valve opening direction received by the valve body 103 in the valve closing direction. I try to be bigger than power.

シャフト104の先端近傍にはばね受け部材105が嵌合され、ボディ41の上部に形成された拡径部の開口端には、ばね受け部材106が圧入されている。これらばね受け部材105,106の間には、コイル状の形状記憶合金ばね107とバイアス用のスプリング108とが並列に介挿されている。   A spring receiving member 105 is fitted in the vicinity of the tip of the shaft 104, and a spring receiving member 106 is press-fitted into the open end of the enlarged diameter portion formed in the upper portion of the body 41. Between these spring receiving members 105 and 106, a coil-shaped shape memory alloy spring 107 and a biasing spring 108 are inserted in parallel.

形状記憶合金ばね107は、温度サイクルに対して可逆的に変化する二方向性の形状記憶効果を有し、変態点より低い温度では、ばね荷重が小さく、変態点より高い温度になると、ばね荷重が温度変化に比例して大きくなる特性を有している。したがって、形状記憶合金ばね107は、蒸発器4を出てポンプ22に入る冷媒の温度に応じて弁体103を開弁方向に付勢する荷重が変化する感温アクチュエータとして機能している。   The shape memory alloy spring 107 has a bi-directional shape memory effect that reversibly changes with respect to the temperature cycle. When the temperature is lower than the transformation point, the spring load is small, and when the temperature is higher than the transformation point, the spring load is reduced. Has a characteristic of increasing in proportion to the temperature change. Therefore, the shape memory alloy spring 107 functions as a temperature-sensitive actuator in which the load that biases the valve body 103 in the valve opening direction changes according to the temperature of the refrigerant that leaves the evaporator 4 and enters the pump 22.

また、バイアス用のスプリング108は、形状記憶合金ばね107のばね特性を調整し、さらには、この膨張装置8の弁特性を調整するためのものであり、ばね受け部材106をボディ41の開口端に圧入する圧入量を変えることにより微調整できる。   The biasing spring 108 is for adjusting the spring characteristics of the shape memory alloy spring 107 and for adjusting the valve characteristics of the expansion device 8. The spring receiving member 106 is connected to the opening end of the body 41. Fine adjustment can be made by changing the amount of press-fitting into.

ボディ41の下部に形成された拡径部の開口端には、ばね受け部材109が圧入されている。そのばね受け部材109と弁体103との間には、コイル状の形状記憶合金ばね110が介挿され、弁体103と弁孔102の周囲部分との間には、コイル状のバイアス用のスプリング111が介挿されている。   A spring receiving member 109 is press-fitted into the open end of the enlarged diameter portion formed in the lower portion of the body 41. A coil-shaped shape memory alloy spring 110 is interposed between the spring receiving member 109 and the valve body 103, and a coil-shaped bias bias is interposed between the valve body 103 and the peripheral portion of the valve hole 102. A spring 111 is inserted.

形状記憶合金ばね110は、弁部にて絞り膨張された冷媒の温度に応じて弁体103を閉弁方向に付勢する荷重が変化する感温アクチュエータとして機能している。
また、バイアス用のスプリング111は、形状記憶合金ばね110のばね特性、さらには、この膨張装置8の弁特性を調整するためのものであり、ばね受け部材109をボディ41の下部開口端に圧入する圧入量を変えることにより微調整できる。なお、このボディ41の下部開口端は、蒸発器4につながる配管120の端部に内挿された状態でタンク13に固定されている。
The shape memory alloy spring 110 functions as a temperature-sensitive actuator in which the load that biases the valve body 103 in the valve closing direction changes according to the temperature of the refrigerant that is squeezed and expanded by the valve portion.
The bias spring 111 is for adjusting the spring characteristics of the shape memory alloy spring 110 and further the valve characteristics of the expansion device 8. The spring receiving member 109 is press-fitted into the lower opening end of the body 41. Fine adjustment is possible by changing the amount of press-fitting. The lower open end of the body 41 is fixed to the tank 13 in a state of being inserted into the end of the pipe 120 connected to the evaporator 4.

以上の構成の膨張装置8において、蒸発器4からポンプ22へ吸入される冷媒の温度が形状記憶合金ばね107の変態点以上の所定の温度範囲内にあるとき、形状記憶合金ばね107は、マルテンサイト相からオーステナイト相(母相)に相変態していて、冷媒の温度変化に対してばね荷重がほぼ比例的に変化する。   In the expansion device 8 having the above configuration, when the temperature of the refrigerant sucked into the pump 22 from the evaporator 4 is within a predetermined temperature range equal to or higher than the transformation point of the shape memory alloy spring 107, the shape memory alloy spring 107 is The phase is transformed from the site phase to the austenite phase (parent phase), and the spring load changes substantially proportionally to the temperature change of the refrigerant.

同様に、膨張装置8の低圧側の冷媒の温度を感知する形状記憶合金ばね110においても、弁部によって絞り膨張された冷媒の温度が形状記憶合金ばね110の変態点以上の所定の温度範囲内にあるとき、冷媒の温度変化に対してばね荷重がほぼ比例的に変化する。   Similarly, in the shape memory alloy spring 110 that senses the temperature of the refrigerant on the low pressure side of the expansion device 8, the temperature of the refrigerant that has been squeezed and expanded by the valve portion is within a predetermined temperature range that is equal to or higher than the transformation point of the shape memory alloy spring 110. In this case, the spring load changes substantially in proportion to the temperature change of the refrigerant.

したがって、この膨張装置8では、弁体103とシャフト104の有効径の違いから冷媒の圧力により開弁する差圧の設定荷重は、形状記憶合金ばね107が感知した温度と形状記憶合金ばね110が感知した温度との温度差によって制御されることになる。なお、形状記憶合金ばね107,110は、それらの所定の温度範囲を超えた高い温度になると、それらのばね荷重の増加率が急激に低下して飽和状態になり、それ以上温度が上昇してもばね荷重は増加しなくなる。また、形状記憶合金ばね107,110は、二方向性の形状記憶効果を有しているので、冷媒の温度が低下してそれらの変態点を下回ると相変態してばね荷重の小さい状態になる。   Therefore, in this expansion device 8, the set load of the differential pressure that is opened by the pressure of the refrigerant due to the difference in effective diameter between the valve body 103 and the shaft 104 depends on the temperature sensed by the shape memory alloy spring 107 and the shape memory alloy spring 110. It is controlled by the temperature difference from the sensed temperature. In addition, when the shape memory alloy springs 107 and 110 reach a high temperature exceeding their predetermined temperature range, the rate of increase of their spring load rapidly decreases and becomes saturated, and the temperature further increases. However, the spring load will not increase. In addition, since the shape memory alloy springs 107 and 110 have a bidirectional shape memory effect, when the temperature of the refrigerant falls and falls below those transformation points, the phase transformation occurs and the spring load becomes small. .

次に、本実施の形態の冷凍サイクルの動作及び効果について説明する。図10は、冷凍サイクルの特性を表すモリエル線図である。同図において、横軸はエンタルピ、縦軸は圧力を表しており、図1の冷凍サイクルの回路上に符号a〜iで示した位置の冷媒の状態を同じ符号a〜iで示している。   Next, the operation and effect of the refrigeration cycle of the present embodiment will be described. FIG. 10 is a Mollier diagram showing characteristics of the refrigeration cycle. In the figure, the horizontal axis represents enthalpy and the vertical axis represents pressure, and the refrigerant states at the positions indicated by reference signs a to i on the circuit of the refrigeration cycle of FIG. 1 are indicated by the same reference signs a to i.

まず、自動車用空調装置が起動して圧縮機1がエンジンによって回転駆動されると、圧縮機1は、圧縮補助装置3のアキュムレータ6からガス冷媒を吸引して圧縮し、ガスクーラ2へ吐出する(i→a)。このとき、圧縮機1は、容量制御弁5によって吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差圧(Pd−Ps)が図示しない制御装置からの制御信号により定められる所定の差圧になるように容量制御される。ガス冷媒は、ガスクーラ2にて冷却される(a→b)。   First, when the automotive air conditioner is activated and the compressor 1 is rotationally driven by the engine, the compressor 1 sucks and compresses the gas refrigerant from the accumulator 6 of the compression auxiliary device 3 and discharges it to the gas cooler 2 ( i → a). At this time, the compressor 1 has a capacity so that the differential pressure (Pd−Ps) between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps becomes a predetermined differential pressure determined by a control signal from a control device (not shown). Be controlled. The gas refrigerant is cooled by the gas cooler 2 (a → b).

ガスクーラ2から導出された冷媒は、流量制御弁7によって流量が調整されてアキュムレータ6内のタービン21に導入される(b→c)。なお、流量制御弁7がいわゆるオン・オフ弁であるため、そこでの圧力損失はほとんどない。これによってタービン・ポンプ9が駆動し、ポンプ22が回転して冷媒の圧縮動作を行う。タービン21に導入された冷媒は、タービン21の膨張行程で減圧されてアキュムレータ6の気相部11に放出される(c→d)。   The flow rate of the refrigerant derived from the gas cooler 2 is adjusted by the flow rate control valve 7 and introduced into the turbine 21 in the accumulator 6 (b → c). Since the flow control valve 7 is a so-called on / off valve, there is almost no pressure loss. As a result, the turbine pump 9 is driven, and the pump 22 rotates to perform the refrigerant compression operation. The refrigerant introduced into the turbine 21 is decompressed in the expansion stroke of the turbine 21 and discharged to the gas phase part 11 of the accumulator 6 (c → d).

アキュムレータ6では気液分離が行われており(d→e)、その液相部12に溜まった液冷媒が、膨張装置8にて絞り膨張されて減圧され、蒸発器4へ送出される(e→f)。蒸発器4を通過する液冷媒は、車室内に吹き出す空気と熱交換され、空気からの吸熱によって蒸発される(f→g)。   In the accumulator 6, gas-liquid separation is performed (d → e), and the liquid refrigerant accumulated in the liquid phase portion 12 is expanded and decompressed by the expansion device 8 and is sent to the evaporator 4 (e → f). The liquid refrigerant passing through the evaporator 4 is heat-exchanged with the air blown into the passenger compartment, and is evaporated by heat absorption from the air (f → g).

蒸発器4を通過した冷媒は、ポンプ22によって吸引され、その圧縮行程で圧縮されて圧力が高められる(g→h)。このように圧力が高められて過熱蒸気となった冷媒が、気相部11に放出されて飽和蒸気とともに冷媒配管14に導入され、連通孔15から導出された液冷媒と混合されて圧縮機1に送出される(h→i)。   The refrigerant that has passed through the evaporator 4 is sucked by the pump 22 and compressed in the compression stroke to increase the pressure (g → h). The refrigerant whose pressure is increased and becomes superheated steam is discharged to the gas phase portion 11 and introduced into the refrigerant pipe 14 together with the saturated vapor, and is mixed with the liquid refrigerant led out from the communication hole 15 to be compressed. (H → i).

以上に説明したように、本実施の形態の冷凍サイクルによれば、アキュムレータ6において、ガスクーラ2から送出された冷媒によりタービン21を回転させてポンプ22を回転させる駆動力を発生させ、蒸発器4から導入された冷媒をそのポンプ22によって圧縮する。このため、ポンプ22の回転によって圧縮機1に向けて送出する冷媒の圧力、つまり圧縮機1の吸入圧力を高めることができる。その結果、圧縮機1の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。   As described above, according to the refrigeration cycle of the present embodiment, the accumulator 6 generates the driving force for rotating the turbine 21 by the refrigerant delivered from the gas cooler 2 to rotate the pump 22, and the evaporator 4. The refrigerant introduced from is compressed by the pump 22. For this reason, the pressure of the refrigerant sent to the compressor 1 by the rotation of the pump 22, that is, the suction pressure of the compressor 1 can be increased. As a result, the power of the compressor 1 can be reduced to save energy.

また、このような冷凍サイクルにおいて通常用いられるアキュムレータ6内にタービン・ポンプ9が配置されるため、冷媒の外部漏れを防止するための特別なシールを施す必要がなく、低コストに実現することができる。   In addition, since the turbine pump 9 is disposed in the accumulator 6 that is normally used in such a refrigeration cycle, it is not necessary to provide a special seal for preventing external leakage of the refrigerant, and can be realized at low cost. it can.

さらに、圧縮補助装置3をアキュムレータ6に流量制御弁7及び膨張装置8を一体化して構成したため、システムへの設置が非常に簡素化されるという利点がある。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクルは、圧縮補助装置の構成が異なる以外は第1の実施の形態の構成と同様であるため、第1の実施の形態の構成とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図11は、第2の実施の形態に係る圧縮補助装置の構成を表す断面図である。
Further, since the compression auxiliary device 3 is configured by integrating the flow control valve 7 and the expansion device 8 with the accumulator 6, there is an advantage that the installation in the system is greatly simplified.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the refrigeration cycle according to the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except that the configuration of the compression assisting device is different, the components that are substantially the same as the configuration of the first embodiment are the same. A description thereof will be omitted as appropriate. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a compression assisting device according to the second embodiment.

本実施の形態の圧縮補助装置203は、アキュムレータ206の液相部12にタービン・ポンプ209を配置している。冷媒配管14は、このタービン・ポンプ209に並設されるようにタンク213の底部を上下に貫通し、その開口端部を気相部11の上方に位置させている。   In the compression assisting device 203 of this embodiment, a turbine pump 209 is disposed in the liquid phase portion 12 of the accumulator 206. The refrigerant pipe 14 passes vertically through the bottom of the tank 213 so as to be juxtaposed with the turbine pump 209, and its open end is positioned above the gas phase part 11.

タービン・ポンプ209は、第1の実施の形態のタービン・ポンプ9とほぼ同様の構成を有するが、ポンプ22につながる冷媒導出路81が、ボディ223から延出し、液相部12にある冷媒配管14の管壁部分に直接連結されている。このため、ポンプ22で圧縮されて過熱蒸気となった冷媒が、冷媒配管14内の混合冷媒を温めやすくなる。   The turbine pump 209 has substantially the same configuration as the turbine pump 9 of the first embodiment, but a refrigerant outlet path 81 connected to the pump 22 extends from the body 223 and is in the liquid phase portion 12. It is directly connected to 14 tube wall portions. For this reason, the refrigerant that has been compressed by the pump 22 and becomes superheated steam can easily warm the mixed refrigerant in the refrigerant pipe 14.

その結果、図10に示すように、i点及びa点を高温側、つまりエンタルピが高くなる側にシフトさせることができる。これによって、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。   As a result, as shown in FIG. 10, the points i and a can be shifted to the high temperature side, that is, the side where the enthalpy becomes higher. Thereby, the coefficient of performance of the refrigeration cycle can be improved.

また、図11に示すように、タービン・ポンプ209をアキュムレータ206の下部に配置したため、膨張装置208の上側の感温アクチュエータ43の位置が低くなる。このため、膨張装置208のボディ241の軸線方向の長さが小さく構成される。   Further, as shown in FIG. 11, since the turbine pump 209 is disposed below the accumulator 206, the position of the temperature-sensitive actuator 43 on the upper side of the expansion device 208 is lowered. For this reason, the length in the axial direction of the body 241 of the expansion device 208 is configured to be small.

以上に説明したように、本実施の形態の冷凍サイクルにおいても、タービン・ポンプ209をアキュムレータ206内に配置し、ガスクーラ2から送出された冷媒によりタービン21を回転させてポンプ22を回転させる駆動力を発生させ、蒸発器4から導入された冷媒をそのポンプ22によって圧縮する。このため、圧縮機1の吸入圧力を高めることができ、圧縮機1の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。また、タービン・ポンプ209に特別なシールを施す必要がなく、低コストに実現することができる。   As described above, also in the refrigeration cycle of the present embodiment, the turbine pump 209 is disposed in the accumulator 206, and the driving force for rotating the turbine 21 by the refrigerant delivered from the gas cooler 2 and rotating the pump 22 is achieved. The refrigerant introduced from the evaporator 4 is compressed by the pump 22. For this reason, the suction pressure of the compressor 1 can be increased, and the power of the compressor 1 can be reduced to save energy. Further, it is not necessary to provide a special seal for the turbine pump 209, and the cost can be reduced.

また、タービン・ポンプ209をアキュムレータ206の液相部12に配置したため、その液相部12に溶けた潤滑油を、タービン21やポンプ22の潤滑に用いることができる。このため、タービン・ポンプ209の動作性が良く、メンテナンス間隔を長くすることができる。   Further, since the turbine pump 209 is disposed in the liquid phase portion 12 of the accumulator 206, the lubricating oil dissolved in the liquid phase portion 12 can be used for lubricating the turbine 21 and the pump 22. For this reason, the operability of the turbine pump 209 is good, and the maintenance interval can be lengthened.

また、ポンプ22の冷媒導出路281を冷媒配管14の管壁に直接連結し、ポンプ22で圧縮されて過熱蒸気となった冷媒が、ほぼ100%冷媒配管14に導入されるようにした。このため、第1の実施の形態の場合よりも冷媒配管14を流れる冷媒の温度を高めて冷凍サイクルの成績係数を向上させることができ、その結果、システムの効率を高めることができる。   In addition, the refrigerant lead-out path 281 of the pump 22 is directly connected to the pipe wall of the refrigerant pipe 14 so that the refrigerant that has been compressed by the pump 22 and becomes superheated steam is introduced into the refrigerant pipe 14 almost 100%. For this reason, the temperature of the refrigerant | coolant which flows through the refrigerant | coolant piping 14 can be raised rather than the case of 1st Embodiment, and the coefficient of performance of a refrigerating cycle can be improved, As a result, the efficiency of a system can be improved.

さらに、膨張装置208のボディ241を小さくできるため、その分のコストを低減することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。
Furthermore, since the body 241 of the expansion device 208 can be made small, the cost can be reduced accordingly.
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and it can be changed and modified within the spirit of the present invention. Not too long.

例えば、上記各実施の形態では、タービン・ポンプを構成するポンプとしてロータリ式のものを採用したが、スクロール式のものでもよいし、ピストンに往復動作をさせて圧縮する斜板式のものでもよい。   For example, in each of the above embodiments, a rotary type pump is used as a pump constituting the turbine pump. However, a scroll type pump or a swash plate type that compresses by reciprocating the piston may be used.

また、各実施の形態では、流量制御弁7を、ソレノイド33のデューティ制御によるオン・オフ弁として構成したが、ソレノイド33に供給する電流値にほぼ比例した弁開度が得られる比例弁等として構成してもよい。あるいは、流量制御弁7を、例えばステッピングモータにより弁部が開閉制御されるように構成してもよいし、ばね等を含む内部の機械的構成と冷媒圧力により弁体が駆動されるいわゆる機械式の制御弁として構成してもよい。   Further, in each embodiment, the flow control valve 7 is configured as an on / off valve by duty control of the solenoid 33. However, as a proportional valve or the like that can obtain a valve opening almost proportional to the current value supplied to the solenoid 33. It may be configured. Alternatively, the flow control valve 7 may be configured such that the valve portion is controlled to open and close by, for example, a stepping motor, or a so-called mechanical type in which the valve body is driven by an internal mechanical configuration including a spring and the refrigerant pressure. You may comprise as a control valve.

また、各実施の形態では、本発明の冷凍サイクルを、二酸化炭素を冷媒とし、圧縮機1にて圧縮された後の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルとして構成した例を示したが、二酸化炭素以外の冷媒を用いて超臨界冷凍サイクルとしてもよい。また、超臨界冷凍サイクルではなく、フロン等を冷媒とし、圧縮機1にて圧縮された後の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力よりも小さくなる冷凍サイクルとして構成することも可能である。その場合には、放熱器として凝縮器が用いられる。   In each embodiment, the refrigeration cycle of the present invention is configured as a supercritical refrigeration cycle in which carbon dioxide is used as a refrigerant and the refrigerant pressure after being compressed by the compressor 1 is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. Although shown, it is good also as a supercritical refrigerating cycle using refrigerants other than a carbon dioxide. Further, instead of the supercritical refrigeration cycle, it is possible to configure the refrigerant pressure to be lower than the critical pressure of the refrigerant after the refrigerant is compressed by the compressor 1 using chlorofluorocarbon or the like as the refrigerant. In that case, a condenser is used as a radiator.

第1の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing the refrigerating cycle concerning a 1st embodiment. 圧縮補助装置の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of a compression assistance apparatus. タービン・ポンプの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of a turbine pump. 図3のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 図3のB−B矢視断面図である。It is a BB arrow sectional view of Drawing 3. タービンの動作を表す断面図である。It is sectional drawing showing operation | movement of a turbine. ポンプの動作を表す断面図である。It is sectional drawing showing operation | movement of a pump. 流量制御弁7の構成を表す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a flow control valve 7. FIG. 膨張装置8の構成を表す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an expansion device 8. FIG. 冷凍サイクルの特性を表すモリエル線図である。It is a Mollier diagram showing the characteristic of a refrigerating cycle. 第2の実施の形態に係る圧縮補助装置の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the compression assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧縮機
2 ガスクーラ
3,203 圧縮補助装置
4 蒸発器
5 容量制御弁
6,206 アキュムレータ
7 流量制御弁
8,208 膨張装置
9,209 タービン・ポンプ
11 気相部
12 液相部
14 冷媒配管
15 連通孔
21 タービン
22 ポンプ
43,44 感温アクチュエータ
57,58 ロータ
59,60 ベーン
71 冷媒導入路
74 導出孔
81 冷媒導出路
82 逆止弁
85 導入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Gas cooler 3,203 Compression auxiliary device 4 Evaporator 5 Capacity control valve 6,206 Accumulator 7 Flow control valve 8,208 Expansion device 9,209 Turbine pump 11 Gas phase part 12 Liquid phase part 14 Refrigerant piping 15 Communication Hole 21 Turbine 22 Pump 43, 44 Temperature sensitive actuator 57, 58 Rotor 59, 60 Vane 71 Refrigerant introduction path 74 Outlet hole 81 Refrigerant outlet path 82 Check valve 85 Introduction hole

Claims (17)

空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する放熱器と、
導入された冷媒を気液分離して溜めておき、そのガス冷媒を前記圧縮機に向けて送出するアキュムレータと、
前記アキュムレータに溜められた液冷媒を絞り膨張して減圧する膨張装置と、
前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記アキュムレータの中に配置され、前記放熱器から導入された冷媒により回転されてその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するタービンと、前記タービンとともに回転して前記蒸発器から導入された冷媒を圧縮してその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するポンプとを有するタービン・ポンプと、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
In the refrigeration cycle constituting the air conditioner,
A compressor for compressing the refrigerant;
A radiator for cooling the refrigerant discharged from the compressor;
An accumulator that separates and stores the introduced refrigerant by gas-liquid separation, and sends the gas refrigerant toward the compressor;
An expansion device that squeezes and expands the liquid refrigerant stored in the accumulator;
An evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the expansion device;
A turbine disposed in the accumulator, rotated by the refrigerant introduced from the radiator and releasing the refrigerant into the accumulator, and rotated together with the turbine to compress the refrigerant introduced from the evaporator A turbine pump having a pump for discharging the refrigerant into the accumulator;
A refrigeration cycle comprising:
前記タービン・ポンプが、前記アキュムレータの気相部に配置されたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein the turbine pump is disposed in a gas phase portion of the accumulator. 前記タービン・ポンプが、前記アキュムレータの液相部に配置されたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein the turbine pump is disposed in a liquid phase portion of the accumulator. 前記放熱器と前記タービンとの間に、前記タービンに導入される冷媒の流量を調整するための流量制御弁が設けられたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein a flow rate control valve for adjusting a flow rate of a refrigerant introduced into the turbine is provided between the radiator and the turbine. 前記膨張装置が、前記アキュムレータに一体に設けられたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein the expansion device is provided integrally with the accumulator. 一端が前記アキュムレータの気相部に開口する一方、他端側が前記圧縮機側につながり、前記アキュムレータの液相部を通る管壁の一部に、前記液相部の液冷媒を所定量導出して前記気相部から前記圧縮機に向けて送出されるガス冷媒に混合させるための絞り流路が設けられた冷媒配管を備え、
前記ポンプから導出されるガス冷媒の排出路が、前記冷媒配管に直接連結されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。
One end opens to the gas phase part of the accumulator, the other end is connected to the compressor side, and a predetermined amount of liquid refrigerant in the liquid phase part is derived to a part of the tube wall passing through the liquid phase part of the accumulator. A refrigerant pipe provided with a throttle channel for mixing with the gas refrigerant sent from the gas phase part toward the compressor,
The refrigeration cycle according to claim 1, wherein a discharge path for the gas refrigerant led out from the pump is directly connected to the refrigerant pipe.
前記ポンプから導出されるガス冷媒の導出路が、前記冷媒配管の前記アキュムレータの液相部にある部分の管壁に直接連結されていることを特徴とする請求項6記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 6, wherein a gas refrigerant lead-out path led out from the pump is directly connected to a pipe wall of a portion of the refrigerant pipe in a liquid phase part of the accumulator. 前記流量制御弁は、
前記放熱器と前記タービンとをつなぐ冷媒通路を開閉する弁部と、
前記弁部を開閉駆動するソレノイドと、
前記ソレノイドへ供給する電流のデューティ制御により、前記弁部を開閉制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル。
The flow control valve is
A valve portion for opening and closing a refrigerant passage connecting the radiator and the turbine;
A solenoid that opens and closes the valve,
Control means for controlling opening and closing of the valve portion by duty control of current supplied to the solenoid;
The refrigeration cycle according to claim 4, further comprising:
前記膨張装置は、
前記アキュムレータの液相部側に配置されて、前記アキュムレータを出て前記蒸発器へ供給される液冷媒の流量を制御する弁部と、
前記蒸発器を出て前記ポンプに入る冷媒の温度に応じて前記弁部を開弁方向に付勢する荷重が変化する第1の感温アクチュエータと、
前記弁部の低圧側に配置され、前記弁部にて絞り膨張された前記液冷媒の温度に応じて前記弁部を閉弁方向に付勢する荷重が変化する第2の感温アクチュエータと、
を備えたことを特徴とする請求項5記載の冷凍サイクル。
The inflator is
A valve unit that is disposed on the liquid phase side of the accumulator and controls the flow rate of the liquid refrigerant that exits the accumulator and is supplied to the evaporator;
A first temperature-sensitive actuator in which a load for biasing the valve portion in a valve opening direction is changed according to a temperature of a refrigerant that leaves the evaporator and enters the pump;
A second temperature-sensitive actuator that is disposed on the low-pressure side of the valve portion, and that changes a load that biases the valve portion in a valve-closing direction according to the temperature of the liquid refrigerant that has been squeezed and expanded by the valve portion;
The refrigeration cycle according to claim 5, further comprising:
前記第1の感温アクチュエータ及び前記第2の感温アクチュエータは、それぞれ所定の温度範囲にて荷重が変化する二方向性の形状記憶効果を持った形状記憶合金ばねであることを特徴とする請求項9記載の冷凍サイクル。   The first temperature-sensitive actuator and the second temperature-sensitive actuator are each a shape memory alloy spring having a bidirectional shape memory effect in which a load changes in a predetermined temperature range. Item 10. The refrigeration cycle according to Item 9. 前記タービン・ポンプが、前記アキュムレータの液相部に配置されたことを特徴とする請求項9記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 9, wherein the turbine pump is disposed in a liquid phase portion of the accumulator. 前記ポンプが、ロータリ式のものであり、その回転方向に前記蒸発器から導入された冷媒を圧縮するように構成されたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein the pump is of a rotary type and is configured to compress the refrigerant introduced from the evaporator in a rotation direction thereof. 前記圧縮機により圧縮された後の冷媒圧力が、前記冷媒の臨界圧力以上となることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。   The refrigeration cycle according to claim 1, wherein a refrigerant pressure after being compressed by the compressor is equal to or higher than a critical pressure of the refrigerant. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する放熱器と、導入された冷媒を気液分離して溜めておき、そのガス冷媒を前記圧縮機に向けて送出するアキュムレータと、前記アキュムレータに溜められた液冷媒を絞り膨張して減圧する膨張装置と、前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルに用いられる圧縮補助装置であって、
前記アキュムレータと前記膨張装置とを一体に組み付けて構成され、
前記アキュムレータの内部に、前記放熱器から導入された冷媒により回転されてその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するタービンと、前記タービンとともに回転して前記蒸発器から導入された冷媒を圧縮してその冷媒を前記アキュムレータ内に放出するポンプとを有するタービン・ポンプが設けられたこと、
を特徴とする圧縮補助装置。
A compressor that compresses the refrigerant, a radiator that cools the refrigerant discharged from the compressor, and an accumulator that stores the introduced refrigerant separated into gas and liquid, and sends the gas refrigerant toward the compressor And an expansion device that squeezes and expands the liquid refrigerant stored in the accumulator, and an evaporator that evaporates the refrigerant depressurized by the expansion device. ,
It is constructed by assembling the accumulator and the expansion device integrally,
Inside the accumulator, a turbine that is rotated by the refrigerant introduced from the radiator and discharges the refrigerant into the accumulator, and the refrigerant that is rotated together with the turbine and compressed from the evaporator is compressed into the accumulator. A turbine pump having a pump for discharging the gas into the accumulator,
A compression assisting device characterized by the above.
前記アキュムレータに、さらに前記放熱器から導入される冷媒の流量を調整するための流量制御弁が一体に設けられたことを特徴とする請求項14記載の圧縮補助装置。   The compression assisting device according to claim 14, wherein a flow rate control valve for adjusting a flow rate of the refrigerant introduced from the radiator is integrally provided in the accumulator. 前記タービン・ポンプが、前記アキュムレータの液相部に配置されたことを特徴とする請求項14記載の圧縮補助装置。   The compression assisting device according to claim 14, wherein the turbine pump is disposed in a liquid phase portion of the accumulator. 一端が前記アキュムレータの気相部に開口する一方、他端側が前記圧縮機側につながり、前記アキュムレータの液相部を通る管壁の一部に、前記液相部の液冷媒を所定量導出して前記気相部から前記圧縮機に向けて送出されるガス冷媒に混合させるための絞り流路が設けられた冷媒配管を備え、
前記ポンプから導出されるガス冷媒の導出路が、前記冷媒配管の前記アキュムレータの液相部にある部分の管壁に直接連結されていることを特徴とする請求項16記載の圧縮補助装置。
One end opens to the gas phase part of the accumulator, the other end is connected to the compressor side, and a predetermined amount of liquid refrigerant in the liquid phase part is derived to a part of the tube wall passing through the liquid phase part of the accumulator. A refrigerant pipe provided with a throttle channel for mixing with the gas refrigerant sent from the gas phase part toward the compressor,
The compression auxiliary device according to claim 16, wherein a gas refrigerant lead-out path led out from the pump is directly connected to a pipe wall of a portion of the refrigerant pipe in a liquid phase portion of the accumulator.
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