(57)【要約】【課題】超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止する。【解決手段】温度センサ８および圧力センサ９の検出信号、並びに電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて電子制御装置１０が圧力制御弁７の開度を制御する。圧縮機１が停止した時には、放熱器２から蒸発器４まで至る冷媒通路を閉じる。これにより、圧縮機１が停止した後においても高圧側の圧力が低下することを防止できるので、超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止することができる。【選択図】図１２
2006220414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、
前記放熱器（１）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度上昇に応じて前記放熱器（２）出口側の冷媒圧力を上昇させる圧力制御弁（３、７）と、
前記圧力制御弁（３、７）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）とを有し、
前記圧縮機（１）が停止したときには、前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項２】
前記圧縮機（１）が停止したときに、前記圧力制御弁（３、７）にて前記冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする請求項１に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項３】
前記圧縮機（１）は、駆動力を断続可能に伝達するクラッチ手段を介して駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項４】
冷媒を圧縮する圧縮機（１）および前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、前記放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイクルに適用され、
前記放熱器（２）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度上昇に応じて前記放熱器（２）出口側の冷媒圧力を上昇させる圧力制御弁であって、
冷媒が流通する冷媒通路（６ａ）、および前記冷媒通路（６ａ）内にて冷媒流れ上流側（３０１ｅ）と下流側（３０１ｆ）とを連通させる弁口（３０３）が形成されたケーシング（３０１）と、
前記冷媒通路（６ａ）内のうち前記弁口（３０３）より上流側（３０１ｅ）にて密閉空間（３０５）を形成するとともに、前記密閉空間（３０５）の内圧と前記冷媒通路（６ａ）の内圧との差圧に応じて可動する圧力応動部材（３０６）と、
前記圧力応動部材（３０６）に連結され、前記弁口（３０３）の開度を調節する弁体（３０４）とを有し、
前記弁体（３０４）は、前記密閉空間（３０５）の内圧が前記冷媒通路（６ａ）の内圧より大きくなるほど、前記弁口（３０３）の開度を小さくする向きに可動し、
さらに、前記密閉空間（３０５）内には、冷媒が所定密度にて封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱器内の圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルに関するものであり、二酸化炭素（以下、ＣＯ2と記す。）を冷媒とする超臨界冷凍サイクル（以下、ＣＯ2サイクルと呼ぶ。）に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2サイクルおいて所定の冷凍能力を発揮させるには、特表平３−５０３２０６号公報に記載のごとく、高圧側（放熱器側）の圧力を所定圧力以上に維持する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、フロンを冷媒とする車両用の冷凍サイクル（以下、単に冷凍サイクルと呼ぶ。）では、電磁クラッチを介して圧縮機を稼動ないし停止させることにより、冷凍能力を制御している。しかし、ＣＯ2サイクルは、前述のごとく、高圧側の圧力を所定圧力以上に維持する必要があるので、冷凍能力を制御するにあたって、単純に圧縮機を稼働ないし停止させる手段では、圧縮機が停止している間に高圧側の圧力が低下してしまい、次回、圧縮機を再起動した際に、圧縮機の起動と同時に十分な冷凍能力を得ることが難しい。
【０００４】
なお、この問題に対しては、可変容量型圧縮機などの吐出容量を変化させる手段を用いることにより、圧縮機を停止させることなく冷凍能力を制御する手段が考えられるが、この手段では、圧縮機の構造が複雑になることに加えて、可変容量型圧縮機を制御する制御アンプなどを必要するので、超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜３に記載の発明では、圧縮機（１）が停止したときには、放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする。
【０００７】
これにより、圧縮機（１）が停止した後においても、高圧側の圧力が低下することを防止できる。したがって、超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止することができるとともに、圧縮機（１）を再起動した際に、圧縮機（１）の起動と同時に十分な冷凍能力を得ることができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、冷媒通路（６ａ）内のうち弁口（３０３）より上流側（３０１ｅ）にて密閉空間（３０５）を形成するとともに、密閉空間（３０５）の内圧と冷媒通路（６ａ）の内圧との差圧に応じて可動する圧力応動部材（３０６）を設けるとともに、密閉空間（３０５）の内圧が冷媒通路（６ａ）の内圧より大きくなるほど、弁口（３０３）の開度を小さくする向きに可動するように、弁体（３０４）を圧力応動部材（３０６）に連結する。
【０００９】
これにより、圧縮機（１）が停止し、密閉空間（３０５）の内圧が冷媒通路（６ａ）の内圧より大きくなったときには、弁口（３０３）が閉じられるので、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る圧力制御弁を用いた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ＣＯ2を圧縮する圧縮機である。なお、圧縮機１は、車両走行用エンジン（図示せず）から電磁クラッチなどのクラッチ手段（図示せず）を介して駆動されている。
【００１１】
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ＣＯ2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。なお、圧力制御弁３は、放熱器２出口側圧力を制御するとともに減圧器を兼ねており、ＣＯ2は、この圧力制御弁３にて減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2となる。
【００１２】
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ＣＯ2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（タンク手段）である。
【００１３】
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、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、ラジエータ（図示せず）より車両前方に配置されている。次に、圧力制御弁３の詳細構造について図２を用いて述べる。
【００１４】
３０１は放熱器２から蒸発器４に至るＣＯ2流路６ａの一部を形成するとともに、後述するエレメントケース３１５を収納するケーシングであり、３０１ａは放熱器２側に接続される流入口３０１ｂを有する上蓋であり、３０１ｃは蒸発器４側に接続される流出口３０１ｄを有するケーシング本体である。また、ケーシング３０１には、ＣＯ2流路６ａを上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとに仕切る隔壁部３０２が配設されており、この隔壁部３０２には、上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとを連通させる弁口３０３が形成されている。
【００１５】
そして、弁口３０３は、針状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）３０４により開閉され、この弁体３０４は、後述するダイヤフラム３０６の変位に連動して、ダイヤフラム３０６が中立状態から弁体３０４側（ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側）に向けて変位したときに弁口３０３を閉じ、一方、厚み方向一端側に向けて変位したときに弁口３０３の開度（弁口３０３を閉じた状態を基準とする弁体３０４の変位量）が最大となるように構成されている。
【００１６】
なお、ここで、ダイヤフラム３０６が中立状態であるとは、ダイヤフラム３０６が変形変位しておらず、変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。また、上流側空間３０１ｅには、密閉空間（ガス封入室）３０５が形成されており、この密閉空間３０５は、密閉空間３０５内外の圧力差に応じて変形変位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム（圧力応動部材）３０６、およびダイヤフラム３０６の厚み方向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材（形成部材）３０７から形成されている。
【００１７】
一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部材と略す。）３０７と共にダイヤフラム３０６を保持固定するダイヤフラム下側支持部材（保持部材）３０８が配設されており、このダイヤフラム下側支持部材（以下、下側支持部材と略す。）３０８のうち、ダイヤフラム３０６に形成された変形促進部（変位部材変形部）３０６ａに対応する部位には、図３、４に示すように、変形促進部３０６ａに沿う形状に形成された凹部（保持部材変形部）３０８ａが形成されている。
【００１８】
なお、変形促進部３０６ａとは、ダイヤフラム３０６の径外方側の一部を波状に変形させたもので、ダイヤフラム３０６が密閉空間３０５内外の圧力差に略比例して変形変位するようにするためのものである。また、下側支持部材３０８のうちダイヤフラム３０６に面する部位には、弁口３０３が弁体３０４により閉じられた状態において、弁体３０４のうちダイヤフラム３０６に接触する面３０４ａに対して略同一面となる下側平面部（保持部材平面部）３０８ｂが形成されている。
【００１９】
また、ダイヤフラム３０６の厚み方向一端側（密閉空間３０５内）には、図２に示すように、ダイヤフラム３０６を介して弁体３０４に対して弁口３０３を閉じる向きの弾性力を作用させる第１コイルバネ（第１弾性部材）３０９が配設されており、一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、弁体３０４に対して弁口３０３を開く向きの弾性力を作用させる第２コイルバネ（第２弾性部材）３１０が配設されている。
【００２０】
また、３１１は第１コイルバネ３０９のバネ座を兼ねるプレート（剛体）であり、このプレート３１１は、ダイヤフラム３０６より剛性が高くなるように所定の厚みを有して金属にて構成されている。また、プレート３１１は、図３、４に示すように、上側支持部材３０７に形成された段付き部（ストッパ部）３０７ａに接触することにより、ダイヤフラム３０６が、その厚み方向一端側（密閉空間３０５側）に向けて所定値以上に変位することを規制している。
【００２１】
そして、上側支持部材３０７には、プレート３１１と段付き部３０７ａとが接触したときに、プレート３１１のうちダイヤフラム３０６に接触する面３１１ａに対して略同一面となる上側平面部（形成部材平面部）３０７ｂが形成されている。因みに、上側支持部材３０７の円筒部３０７ｃの内壁は、第１コイルバネ３０９の案内部をも兼ねている。
【００２２】
なお、プレート３１１および弁体３０４は、両コイルバネ３０９、３１０により互いにダイヤフラム３０６に向けて押し付けられているので、プレート３１１、弁体３０４およびダイヤフラム３０６は互いに接触した状態で一体的に変位（稼働）する。ところで、図２中、３１２は第２コイルバネ３１０が弁体３０４に対して作用させる弾性力を調節するとともに、第２コイルバネ３１０のプレートを兼ねる調節ネジ（弾性力調節機構）であり、この調節ネジ３１２は、隔壁部３０２に形成された雌ねじ３０２ａにネジ結合している。因みに、両コイルバネ３０９、３１０による初期荷重（弁口３０３を閉じた状態での弾性力）は、ダイヤフラム３０６での圧力換算で約１ＭＰａである。
【００２３】
また、３１３は密閉空間３０５内外に渡って上側支持部材３０７を貫通し、密閉空間３０５内にＣＯ2を封入するための封入管（貫通部材）であり、この封入管３１３は、ステンレス製の上側支持部材３０７より熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。なお、下側支持部材３０８もステンレス製である。そして、封入管３１３は、弁口３０３が閉じられた状態における密閉空間３０５内体積に対して約６００ｋｇ／ｍ3の密度で封入した後、その端部を溶接等の接合手段により閉塞される。
【００２４】
なお、３１４は、隔壁部３０２〜封入管３１３からなるエレメントケース３１５をケーシング本体３０１ｃ内に固定する円錐バネであり、３１６はエレメントケース３１５（隔壁部３０２）とケーシング本体３０１ｃとの隙間を密閉するＯリングである。因みに、図５の（ａ）はエレメントケース３１５のＡ矢視図であり、図５の（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図であり、図５から明らかなように、弁口３０３は隔壁部３０２の側面側にて上流側空間３０１ｅに連通している。
【００２５】
次に、本実施形態に係る圧力制御弁３の作動を述べる。
【００２６】
１．圧縮機１が稼働しているとき
密閉空間３０５内には、約６００ｋｇ／ｍ3でＣＯ2が封入されているので、密閉空間３０５内圧と温度とは、図６に示される６００ｋｇ／ｍ3の等密度線に沿って変化する。したがって、例えば密閉空間３０５内温度が２０℃の場合には、その内圧は約５．８ＭＰａである。また、弁体３０４には、密閉空間３０５内圧と両コイルバネ３０９、３１０による初期荷重とが同時に作用しているので、その作用圧力は約６．８ＭＰａである。
【００２７】
したがって、放熱器２側である上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁体３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。同様に、例えば密閉空間１２内温度が４０℃の場合には、密閉空間３０５内圧は図７より約９．７ＭＰａであり、弁体３０４に作用する作用力は約１０．７ＭＰａである。したがって、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁来３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。
【００２８】
２．圧縮機１が停止しているとき
電磁クラッチにて駆動力の伝達が遮断されて圧縮機１が停止すると、高圧側（放熱器２側）の圧力が低下するとともに高圧側のＣＯ2が冷却されるので、密閉空間３０５外（ＣＯ2流路６ａ内）の圧力が、密閉空間３０５内の圧力より低下するので、ダイヤフラム３０６が下側支持部材３０８側に変形変位して弁口３０３が閉じられる。
【００２９】
次に、ＣＯ2サイクルの作動を図６を用いて説明する。ここで、例えば放熱器２の出口側温度が４０℃、かつ、放熱器２出口圧力が１０．７ＭＰａ以下のときは、前述のように、圧力制御弁３は閉じているので、圧縮機１は、アキュームレータ５内に蓄えられたＣＯ2を吸引して放熱器２へ向けて吐出する。これにより、放熱器２の出口側圧力が上昇していく（ｂ’−ｃ’→ｂ”−ｃ”）。
【００３０】
そして遂に、放熱器２の出口側圧力が１０．７ＭＰａを越える（Ｂ−Ｃ）と圧力制御弁３が開弁するので、ＣＯ2は減圧しながら気相状態から気液２相状態に相変化して（Ｃ−Ｄ）蒸発器４内に流れ込む。そして、蒸発器４内で蒸発して（Ｄ−Ａ）空気を冷却した後、再びアキュームレータ５に還流する。このとき、放熱器２の出口側圧力が再び低下するので、圧力制御弁３は再び閉じる。
【００３１】
このように、ＣＯ2サイクルは、圧力制御弁３を閉じるにより、放熱器２の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、ＣＯ2を減圧、蒸発させて空気を冷却する。なお、放熱器２の出口側温度が２０℃の場合も、前述の作動と同様に、圧力制御弁３は、放熱器２の出口側圧力を約６．８ＭＰａまで昇圧させた後、開弁する。
【００３２】
次に本実施形態の特徴を述べる。本実施形態によれば、前述のごとく、圧縮機１の停止（電磁クラッチＯＦＦ）と略同時に弁口３０３（ＣＯ2流路６ａ）が閉じられるので、圧縮機１が停止した後においても高圧側の圧力が低下することを防止できる。したがって、ＣＯ2サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止することができるとともに、圧縮機１を再起動した際に、圧縮機１の起動と同時に十分な冷凍能力を得ることができる。
【００３３】
因みに、図７は電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦタイミングと高圧側（放熱器側）圧力および低圧側（蒸発器４側）の圧力との関係を示すチャートであり、（ａ）は本実施形態に係るＣＯ2サイクルを示し、（ｂ）は従来の技術に係るＣＯ2サイクルを示している。そして、図７から明らかなように、本実施形態に係るＣＯ2サイクルでは、電磁クラッチのＯＦＦ後においても、高圧側の圧力が低下することが防止されていることが判る。
【００３４】
ところで、放熱器２出口側圧力を高くするには、圧縮機１の吐出圧力を高くしなければならないので、圧縮機１の圧縮仕事（圧縮過程のエンタルピ変化量ΔＬ）が増加する（図８参照）。したがって、蒸発過程（Ｄ−Ａ）のエンタルピ変化量Δｉの増加量より圧縮過程（Ａ−Ｂ）のエンタルピ変化量ΔＬの増加量が大きい場合には、ＣＯ2サイクルの成績係数（ＣＯＰ＝Δｉ／ΔＬ）が悪化する。
【００３５】
そこで、例えば放熱器出口側でのＣＯ2温度を４０℃として、放熱器２出口側でのＣＯ2圧力と成績係数と関係を図８を用いて試算すれば、図９の実線に示すように、圧力Ｐ1（約１０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。同様に、放熱器２出口側でのＣＯ2温度を３５℃とした場合には、図９の破線で示すように、圧力Ｐ２（約９．０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。
【００３６】
以上のようにして、放熱器出口側のＣＯ2温度と成績係数が最大となる圧力とを算出し、この結果をＣＯ2のモリエル線図上に描けば、図６、８の太い実線ηmax（以下、最適制御線と呼ぶ。）に示すようになる。そして、最適制御線ηmaxは、図６から明らかなように、６００ｋｇ／ｍ3の等密度線に略一致しているので、本実施形態に係るＣＯ2サイクルは、最適制御線ηmaxに沿って成績係数が最大となるように制御される。
【００３７】
なお、臨界圧力以下では、６００ｋｇ／ｍ3の等密度線は、最適制御線ηmaxからのズレが大きくなるが、凝縮域なので密閉空間３０５の内圧は、飽和液線ＳＬに沿って変化する。そして、両コイルバネ３０９、３１０によって弁体３０４に初期荷重が与えられているので、約１０℃の過冷却度（サブクール）を有する状態に制御される。したがって、臨界圧力以下であっても、ＣＯ2サイクルを効率良く運転させることができる。
【００３８】
因みに、密閉空間３０５内には、実用的には、ＣＯ2温度が０℃での飽和液密度からＣＯ2の臨界点での飽和液密度までの範囲で封入されることが望ましく、具体的にＣＯ2では、４５０ｋｇ／ｍ3〜９５０ｋｇ／ｍ3である。ところで、本実施形態では、密閉空間３０５の内外圧力差によって可動する圧力応動部材として薄膜状のダイヤフラム３０６を用いたが、図１０に示すように、蛇腹状のベローズ３０６ｂにより圧力応動部材を構成しても良い。なお、この例では、密閉空間３０５はベローズ３０６ｂ内に構成されている。
【００３９】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、機械式の圧力制御弁３を用いたが、本実施形態は電気式の圧力制御弁７を用いてＣＯ2サイクルを構成したものである。因みに、図１１は本実施形態に係る電気式の圧力制御弁７の断面を示しており、７１は、放熱器２の流出側に連通する流入口７２、および蒸発器４の流入側に連通する流出口７３が形成されたハウジングである。そして、ハウジング７１内には、流入口７２側の空間７２ａと流出口７３側の空間７３ａとを連通させる弁口７４が形成されているとともに、弁口７４の開度を調節する針状の弁体７５が配設されている。
【００４０】
また、７６は弁体７５を移動させて弁口７４の開度を調節するステップモータ７６であり、ステップモータ７６のマグネットロータ７６ａには雌ねじ部７６ｂが形成され、弁体７５には、この雌ねじ部７６ｂにねじ結合する雄ねじ部７５ａが形成されている。そして、図１２に示すように、放熱器２の出口側のＣＯ2温度を検出する温度センサ（温度検出手段）８、および放熱器２の出口側のＣＯ2圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）９の検出信号、並びに電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、電子制御装置１０がステップモータ７６を回転させて弁体７５を弁体７５の軸方向に移動させることにより、弁口７４の開度（圧力制御弁７の開度）を全閉状態から全開状態まで連続的に制御する。
【００４１】
ところで、上述の実施形態では、圧力制御弁３、７により、圧縮機１が停止したときに、放熱器２から蒸発器４に至るＣＯ2通路（６ａ）を閉じたが、圧力制御弁３、７以外にＣＯ2通路に電磁弁などの弁手段を設けて、圧縮機１が停止したときにＣＯ2通路を閉じるように構成してもよい。また、図１３に示すように、放熱器２および圧力制御弁３、７間のＣＯ2と、蒸発器４および圧縮機１間のＣＯ2とを熱交換する中間熱交換機１１を設けても、本発明に係る超臨界冷凍サイクル（ＣＯ2サイクル）を実施することができる。因み、この例によれば、蒸発器４の入口側のエンタルピを小さくすることができるので、蒸発器４の入口と出口とのエンタルピ差を大きくすることができ、冷凍能力を増大させることができる。
【００４２】
また、本発明に係る超臨界冷凍サイクル（ＣＯ2サイクル）は、車両用に適用が限定されるものではなく、電磁クラッチを廃止して圧縮機１の稼動状態を電動モータにて制御する、電気自動車および据え置き型などの冷凍サイクルにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係るＣＯ2サイクルの模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧力制御弁の断面図である。
【図３】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図４】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図５】（ａ）は図２のＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【図６】ＣＯ2のモリエル線図である。
【図７】電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦタイミングと高圧側圧力および低圧側の圧力との関係を示すチャートであり、（ａ）は本実施形態に係るＣＯ2サイクルを示し、（ｂ）は従来の技術に係るＣＯ2サイクルを示している。
【図８】ＣＯ2のモリエル線図である。
【図９】成績係数（ＣＯＰ）と放熱器出口側の圧力との関係を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の変形例に係る圧力制御弁の断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る圧力制御弁の断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るＣＯ2サイクルの模式図である。
【図１３】本発明の変形例に係るＣＯ2サイクルの模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…圧縮機、２…放熱器、３…圧力制御弁、４…蒸発器、５…アキュームレータ。
【図１】
2006220414.tif 000003
【図２】
2006220414.tif 000004
【図３】
2006220414.tif 000005
【図４】
2006220414.tif 000006
【図５】
2006220414.tif 000007
【図６】
2006220414.tif 000008
【図７】
2006220414.tif 000009
【図８】
2006220414.tif 000010
【図９】
2006220414.tif 000011
【図１０】
2006220414.tif 000012
【図１１】
2006220414.tif 000013
【図１２】
2006220414.tif 000014
【図１３】
2006220414.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月14日(2006.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を断続可能に伝達する電磁クラッチを介して駆動され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、
前記放熱器（１）から流出する冷媒を減圧する電気式の圧力制御弁（７）と、
前記圧力制御弁（７）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、
前記圧力制御弁の開度を制御する電子制御装置（１０）とを有し、
前記電子制御装置（１０）は、前記電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧縮機（１）が停止したときには、前記圧力制御弁（７）により、又は前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）に設けた電磁弁により、前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項２】
前記電子制御装置（１０）は、前記放熱器（２）の出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（８）および、前記放熱器（２）の出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（９）の検出信号、並びに前記電磁クラッチまたは前記電動モータのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧力制御弁（７）の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に制御することを特徴とする請求項１に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項３】
駆動力を断続可能に伝達する電磁クラッチを介して駆動されるか、又は電動モータによって稼動され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、
前記放熱器（１）から流出する冷媒を減圧する電気式の圧力制御弁（７）と、
前記圧力制御弁（７）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、
前記圧力制御弁の開度を制御する電子制御装置（１０）とを有し、
前記電子制御装置（１０）は、前記放熱器（２）の出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（８）および、前記放熱器（２）の出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（９）の検出信号、並びに前記電磁クラッチまたは前記電動モータのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧力制御弁（７）の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に制御するとともに、前記圧縮機（１）が停止したときには、前記圧力制御弁（７）により、又は前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）に設けた電磁弁により、前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項４】
前記圧縮機（１）が停止したときに、前記圧力制御弁（７）にて前記冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の超臨界冷凍サイクル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、駆動力を断続可能に伝達する電磁クラッチを介して駆動され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、前記放熱器（１）から流出する冷媒を減圧する電気式の圧力制御弁（７）と、前記圧力制御弁（７）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、前記圧力制御弁の開度を制御する電子制御装置（１０）とを有し、前記電子制御装置（１０）は、前記電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧縮機（１）が停止したときには、前記圧力制御弁（７）により、又は前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）に設けた電磁弁により、前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする超臨界冷凍サイクルという技術的手段を用いる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項２に記載の発明では、前記電子制御装置（１０）は、前記放熱器（２）の出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（８）および、前記放熱器（２）の出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（９）の検出信号、並びに前記電磁クラッチまたは前記電動モータのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧力制御弁（７）の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に制御することを特徴とするという技術的手段を用いる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項３に記載の発明では、駆動力を断続可能に伝達する電磁クラッチを介して駆動されるか、又は電動モータによって稼動され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器（２）と、前記放熱器（１）から流出する冷媒を減圧する電気式の圧力制御弁（７）と、前記圧力制御弁（７）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、前記圧力制御弁の開度を制御する電子制御装置（１０）とを有し、前記電子制御装置（１０）は、前記放熱器（２）の出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（８）および、前記放熱器（２）の出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（９）の検出信号、並びに前記電磁クラッチまたは前記電動モータのＯＮ−ＯＦＦの信号に基づいて、前記圧力制御弁（７）の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に制御するとともに、前記圧縮機（１）が停止したときには、前記圧力制御弁（７）により、又は前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）に設けた電磁弁により、前記放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする超臨界冷凍サイクルという技術的手段を採用する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項４に記載の発明では、前記圧縮機（１）が停止したときに、前記圧力制御弁（７）にて前記冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とするという技術的手段を用いる。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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
また、本発明に係る超臨界冷凍サイクル（ＣＯ２サイクル）は、車両用に適用が限定されるものではなく、電磁クラッチを廃止して圧縮機１の稼動状態を電動モータにて制御する、電気自動車および据え置き型などの冷凍サイクルにも適用することができる。
この明細書には、圧縮機（１）が停止したときには、放熱器（２）から前記蒸発器（４）まで至る冷媒通路（６ａ）を閉じることを特徴とする技術的手段が記載されている。これにより、圧縮機（１）が停止した後においても、高圧側の圧力が低下することを防止できる。したがって、超臨界冷凍サイクルの製造原価上昇を招くこと無く、高圧側の圧力が低下することを防止することができるとともに、圧縮機（１）を再起動した際に、圧縮機（１）の起動と同時に十分な冷凍能力を得ることができる。さらに、冷媒通路（６ａ）内のうち弁口（３０３）より上流側（３０１ｅ）にて密閉空間（３０５）を形成するとともに、密閉空間（３０５）の内圧と冷媒通路（６ａ）の内圧との差圧に応じて可動する圧力応動部材（３０６）を設けるとともに、密閉空間（３０５）の内圧が冷媒通路（６ａ）の内圧より大きくなるほど、弁口（３０３）の開度を小さくする向きに可動するように、弁体（３０４）を圧力応動部材（３０６）に連結する技術的手段が記載されている。これにより、圧縮機（１）が停止し、密閉空間（３０５）の内圧が冷媒通路（６ａ）の内圧より大きくなったときには、弁口（３０３）が閉じられるので、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができる。なお、上記各手段の括弧内の符号は、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。