(57)【要約】【課題】ＣＯ２ガス及びＨＣ系ガスを冷媒として単独に使用した場合に生じる不具合をこれらＣＯ２ガス及びＨＣ系ガスの混合冷媒を使用することで打ち消し合い、且つ、高い冷房ＣＯＰを有する冷凍システム及び車両用空調装置を提供する。【解決手段】冷凍システムは、混合冷媒を気相の第１冷媒成分と液相の第２冷媒成分とに分離し、前記第１冷媒成分の第１出口及び前記第２冷媒成分の第２出口を有する気液分離ユニット２４と、気液分離ユニット２４の前記第１出口と圧縮機１８の吸込側との間を接続する第１冷媒流路２６と、気液分離ユニット２４の前記第２出口と圧縮機１８の吸込側との間を接続する第２冷媒流路２８と、第１及び第２冷媒流路２６，２８に介挿されて、第１冷媒流路２６からの前記第１冷媒成分を再冷却する熱交換ユニット３０とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２の第１冷媒成分と炭化水素系の第２冷媒成分とを混合した混合冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から供給された前記混合冷媒を冷却し、前記混合冷媒中の前記第２冷媒成分のみが凝縮した混合冷媒を送出する冷却・凝縮器と、
前記冷却・凝縮器から供給された前記混合冷媒を気相の第１冷媒成分と液相の第２冷媒成分とに分離し、前記第１冷媒成分の第１出口及び前記第２冷媒成分の第２出口を有する気液分離ユニットと、
前記気液分離ユニットの前記第１出口と前記圧縮機の吸込側との間を接続する第１冷媒流路と、
前記気液分離ユニットの前記第２出口と前記圧縮機の吸込側との間を接続する第２冷媒流路と、
前記第１及び第２冷媒流路に介挿されて前記第１及び第２冷媒成分をそれぞれ導く内部流路を有し、前記第２冷媒流路からの前記第２冷媒成分を膨張させて、前記第１冷媒流路からの前記第１冷媒成分を再冷却する熱交換ユニットと、
前記第１冷媒流路に前記熱交換ユニットよりも下流に位置して介挿され、前記第１冷媒成分を膨張させて、冷却対象を冷却する蒸発ユニットと
を備えたことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
前記蒸発器から前記圧縮機に向かう前記第１冷媒成分を減圧する減圧手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記混合冷媒は、空気中の濃度が０．１重量％又は４体積％以上に達したときに爆発下限値を有するべく、前記第１及び第２冷媒成分の混合比が設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記熱交換ユニットは、前記第２冷媒通路に介挿され、弁開度を可変可能な膨張弁を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記第１及び第２冷媒流路が合流し、前記第１及び第２冷媒成分を前記圧縮機の吸込口に導く共通流路と、
前記第１冷媒流路に介挿され、前記第１冷媒成分の流れにより駆動される前記減圧手段としての回転機器と
を備えたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記共通流路に介挿され、前記回転機器により駆動される補助圧縮機を更に備えることを特徴とする請求項５記載の冷凍システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の冷凍システムを備え、
前記蒸発器は前記車室内に配置され、
前記熱交換ユニットはエンジンルーム内に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍システムに関し、より詳しくは、地球温暖化係数の小さい２種の冷媒を混合して使用した冷凍システム及びこの冷凍システムを採用した車両用空調装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、地球環境への配慮から、地球温暖化係数の小さい冷媒を用いた冷凍システムの開発が進められている。具体的には、この種の冷媒としては、プロパンガスに代表されるＨＣ（炭化水素）系ガス及び自然系のＣＯ２（炭酸）ガス等があげられる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１が開示する冷蔵庫は冷媒としてＨＣ系ガスを用いている。ＨＣ系ガスは可燃性を有することから、万一、冷媒が漏出しても、庫内での漏出冷媒の滞留は避けなければならない。それ故、特許文献１の冷蔵庫にあっては、冷媒の漏出が発生し易い蒸発器と冷媒入出管との間の溶接部を庫外に通じた連通室内に配置させている。
【０００４】
一方、特許文献２が開示する冷凍システムは、冷媒としてＣＯ２ガスを用いている。ＣＯ２ガスは不燃性であることから、可燃性ガスを使用する場合に比べて安全性が高い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１９０５９０号公報
【特許文献２】
特開２０００−８８３６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の冷蔵庫の場合、たとえ連通室を通じて漏出冷媒が外部に逃散するとしても、蒸発器自体に損傷が生じると、蒸発器から庫内に漏出冷媒が流入してしまう可能性を排除することはできない。
また、特許文献２の冷凍システムの場合、ＣＯ２ガスは臨界温度が３１．１℃と低いうえに蒸発圧力がＨＣ系ガスに比べて１０倍程度高く、ＨＣ系ガスを冷媒として用いた冷凍システムに比べて冷房ＣＯＰ（成績係数）が低いという問題がある。
【０００７】
本願発明は、上記した問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＣＯ２ガス及びＨＣ系ガスを冷媒として単独に使用した場合に生じる不具合をこれらＣＯ２ガス及びＨＣ系ガスの混合冷媒を使用することで打ち消し合い、且つ、高い冷房ＣＯＰを有することができる冷凍システム及び車両用空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、ＣＯ２の第１冷媒成分と炭化水素系の第２冷媒成分とを混合した混合冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から供給された前記混合冷媒を冷却し、前記混合冷媒中の前記第２冷媒成分のみが凝縮した混合冷媒を送出する冷却・凝縮器と、前記冷却・凝縮器から供給された前記混合冷媒を気相の第１冷媒成分と液相の第２冷媒成分とに分離し、前記第１冷媒成分の第１出口及び前記第２冷媒成分の第２出口を有する気液分離ユニットと、前記気液分離ユニットの前記第１出口と前記圧縮機の吸込側との間を接続する第１冷媒流路と、前記気液分離ユニットの前記第２出口と前記圧縮機の吸込側との間を接続する第２冷媒流路と、前記第１及び第２冷媒流路に介挿されて前記第１及び第２冷媒成分をそれぞれ導く内部流路を有し、前記第２冷媒流路からの前記第２冷媒成分を膨張させて、前記第１冷媒流路からの前記第１冷媒成分を再冷却する熱交換ユニットと、前記第１冷媒流路に前記熱交換ユニットよりも下流に位置して介挿され、前記第１冷媒成分を膨張させて、冷却対象を冷却する蒸発ユニットとを備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記した構成の冷凍システムによれば、第２冷媒成分の潜熱で蒸発ユニットにおける第１冷媒成分の比エンタルピの変化量を増大可能であり、冷媒としてＣＯ２ガスを単独で用いた従来の冷凍システムに比べて冷房ＣＯＰを高くすることができる。
請求項２の発明では、前記蒸発器から前記圧縮機に向かう前記第１冷媒成分を減圧する減圧手段を更に備えたことを特徴としている。
【００１０】
上記した構成によれば、減圧手段によって、圧縮機には低圧の混合冷媒が供給されるので、混合冷媒が蒸発圧力の高い第１冷媒成分を含んでいても、圧縮機は高効率に作動される。
請求項３の発明では、前記混合冷媒は、空気中の濃度が０．１重量％又は４体積％以上に達したときに爆発下限値を有するべく、前記第１及び第２冷媒成分の混合比が設定されていることを特徴としている。
【００１１】
上記した構成によれば、混合冷媒に含まれる第２冷媒成分は単独では強燃性だけれども、第１冷媒成分と第２冷媒成分とを適当な比率で混合することで混合冷媒を弱燃性としているので、冷凍システムのいずれかの箇所から混合冷媒が漏出したとしても、漏出した混合冷媒により利用者に危険が生じる可能性は極めて低い。
【００１２】
請求項４の発明では、前記熱交換ユニットは、前記第２冷媒通路に介挿され、弁開度を可変可能な膨張弁を有することを特徴としている。
上記した構成によれば、膨張弁の弁開度により第１冷媒成分の蒸発ユニットにおける蒸発温度を制御することにより、圧縮機を断続運転した場合に比べて、冷却対象の温度を高い精度にて調整することができる。
【００１３】
請求項５の発明では、前記第１及び第２冷媒流路が合流し、前記第１及び第２冷媒成分を前記圧縮機の吸込口に導く共通流路と、前記第１冷媒流路に介挿され、前記第１冷媒成分の流れにより駆動される前記減圧手段としての回転機器とを備えたことを特徴としている。
上記した構成によれば、第１冷媒成分から動力を回収し、回収した動力を所望の用途に再利用することができる。
【００１４】
請求項６の発明では、前記共通流路に介挿され、前記回転機器により駆動される補助圧縮機を更に備えることを特徴としている。
上記した構成によれば、回転機器が第１冷媒成分から動力を回収し、補助圧縮機を駆動するので、圧縮機及び補助圧縮機をあわせた全体として圧縮機の効率を高めることができる。
【００１５】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の冷凍システムを備え、前記蒸発器は前記車室内に配置され、前記熱交換ユニットはエンジンルーム内に配置されていることを特徴としている。
上記した構成の車両用空調装置によれば、蒸発器が損傷したとしても漏出するのはＨＣ成分（第２冷媒成分）ではなくＣＯ２成分（第１冷媒成分）であることから、乗員の安全性をより一層確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、車両用空調装置を構成する一実施例の冷凍システム１０の概略を示し、冷凍システム１０は車室１２内を所望の設定温度にて冷房する。
冷凍システム１０は、混合冷媒を循環させる冷媒循環流路１４を有し、この循環流路１４はエンジンルーム１６から車室１２に亘って設置されている。
【００１７】
混合冷媒は、ＣＯ２（炭酸）ガスからなる第１冷媒成分と、例えばプロパンガスなどのＨＣ（炭化水素）系ガスからなる第２冷媒成分との混合物であり、第２冷媒成分は第１冷媒成分に比べて凝縮温度が高い。ＨＣ系ガスの第２冷媒成分自体は強燃性であるけれども、混合冷媒は、第１及び第２冷媒成分の混合比を適宜選択することで弱燃性となっている。
【００１８】
より詳しくは、混合冷媒は空気中での濃度が０．１重量％以上又は０．４体積％以上の濃さに達しないと、爆発しない混合ガス、つまり、前記濃度以上に爆発下限値を有する混合ガスであり、混合冷媒における第１及び第２冷媒成分の混合比は前記爆発下限値を確保すべく設定されている。なお、可燃性ガス冷媒が弱燃性であるか強燃性であるかについては、米国規格ＡＳＨＲＡＥ３４や、ＩＳＯ５１４９に規定されており、混合冷媒の弱燃性が前記の両規定からも担保されていることは、図２からも明かである。
【００１９】
エンジンルーム１６内の循環流路１４には圧縮機１８が介挿され、この圧縮機１８はエンジン２０の駆動力によって作動され、気相状態の混合冷媒を吸込ポートから吸い込んで圧縮し、そして、高温高圧ガス状態にして吐出ポートから循環流路１４の下流側に吐出する。つまり、圧縮機１８は、混合冷媒を圧縮しながら混合冷媒の流動を生成する。
【００２０】
循環流路１４には、圧縮機１８の吐出ポート側、即ち混合冷媒の流動方向でみて下流側に凝縮器２２が介挿され、凝縮器２２は送風ファン（図示せず）及び車両前方からの風を受けて、その内部を流れる混合冷媒を空冷する。この凝縮器２２による空冷により、混合冷媒中の第１及び第２冷媒成分がそれぞれ冷却されるが、第２冷媒成分は第１冷媒成分よりも沸点（凝縮温度）が高いことから、先ず、第２冷媒成分が選択的に凝縮する。
【００２１】
そして、循環流路１４には凝縮器２２の下流側に気液分離ユニット２４が介挿されており、気液分離ユニット２４は、凝縮器２２から流入した高圧の混合冷媒の気液を分離する。
循環流路１４は気液分離ユニット２４の下流側が２つの流路、すなわち、主循環流路２６及び副循環流路２８に分岐されている。主循環流路２６は、気液分離ユニット２４における気液分離室の天井壁から延び、気液分離室内にて分離された気相のままの第１冷媒成分を流動させ、これに対し、副循環流路２８は気液分離室の底壁から延び、気液分離室から液相の第２冷媒成分を流動させる。
【００２２】
主循環流路２６及び副循環流路２８には、気液分離ユニット２４よりも下流側に熱交換ユニット３０が介挿されており、熱交換ユニット３０は、主循環流路２６から気相の第１冷媒成分が供給される第１内部流路３４と、副循環流路２８から液相の第２冷媒成分成分が供給される第２内部流路３６とを有し、これら第１及び第２内部流路３４，３６を流れる第１及び第２冷媒成分間にて熱交換を行う。
【００２３】
具体的には、熱交換ユニット３０は、副循環流路２８に介挿された第１膨張弁３２を有し、この第１膨張弁３２は熱交換ユニット３０のユニット本体の直上流に配置されている。第１膨張弁３２は、第２冷媒成分を膨張させて熱交換ユニット３０の第２内部流路に供給し、このとき、第２冷媒成分は第１冷媒成分に比べ低温低圧となる。ここで、第１膨張弁３２の弁開度は所望の値に可変制御可能である。例えば、第１膨張弁３２の弁開度は、後述する蒸発器４０において、その出口での第１冷媒成分の蒸発温度を所望の値にすべく制御回路（図示せず）により制御される。
【００２４】
従って、熱交換ユニット３０においては、第１冷媒成分が第１内部流路３４を流れるとともに、第２冷媒成分が第２内部流路３６を流れ、そして、第２冷媒成分の気化熱によって第１冷媒成分を冷却可能となっている。
なお、第１膨張弁３２の弁開度を小さくするほど、熱交換ユニット３０における第２内部通路３６での第２冷媒成分の蒸発温度を低温にすることができ、この結果、第１冷媒成分をより一層冷却することができる。
【００２５】
そして、主循環流路２６には、熱交換ユニット３０の下流側に第２膨張弁３８及び蒸発器４０が順次介挿されている。第２膨張弁３８はエンジンルーム１６内に配置されているが、蒸発器４０と第２膨張弁３８との間はダッシュパネルで隔てられており、蒸発器４０は車室１２内、具体的にはインストルメントパネル内に配置されている。熱交換ユニット３０で再冷却された第２冷媒成分は、第２膨張弁３８を通じ膨張して蒸発器４０に供給され、蒸発器４０内にて気化して低温低圧の気相状態となる。
【００２６】
更に、主循環流路２６には、蒸発器４０の下流側に減圧器としての絞り弁４２が介挿され、主循環流路２６の下流端は圧縮機１８の吸込みポートに接続されている。従って、圧縮機１８は、蒸発器４０から第２冷媒成分を吸込むことができるが、第２冷媒成分は絞り弁４２を通過する際に減圧され、この後、圧縮機１８へと流れる。
【００２７】
一方、副循環流路２８の下流端は、主循環流路２６の絞り弁４２よりも下流側の部位に接続されている。従って、熱交換ユニット３０で気化した第２冷媒成分は、絞り弁４２で減圧された第１冷媒成分と合流して圧縮機１８に吸込まれる。
つまり、絞り弁４２は、蒸発器４０から流出した第１冷媒成分の圧力を熱交換ユニット３０から流出した第２冷媒成分の圧力に近づける機能を有する。そして、主循環流路２６において副循環流路２８の下流端が接続された部位から圧縮機１８までの間では、主循環流路２６と副循環流路２８とが合流して再び第１冷媒成分及び第２冷媒成分に共通した１つの循環流路１４を形成している。
【００２８】
上記した構成の冷凍システム１０においては、その通常の冷房動作時、第１及び第２冷媒成分を含む混合冷媒が循環流路１４内を循環することで車室１２内が冷房される。
すなわち、エンジン２０により圧縮機１８が駆動されると、圧縮機１８で圧縮された高温高圧の混合冷媒は凝縮器２２に流入して冷却され、この冷却により第１冷媒成分よりも臨界温度（凝縮温度）が高い第２冷媒成分が先ず凝縮する。凝縮した第２冷媒成分を含む混合冷媒は、凝縮器２２から流出して気液分離ユニット２４に流入し、気液分離ユニット２４は、混合冷媒の気液を分離して気相の第１冷媒成分を主循環流路２６に向かって流出させるとともに、液相の第２冷媒成分を副循環流路２８に向かって流出させる。
【００２９】
主循環流路２６を流れる気相の第１冷媒成分は、気液分離ユニット２４から直接に熱交換ユニット３０の第１内部流路３４に供給されるが、副循環流路２８を流れる液相の第２冷媒成分は、第１膨張弁３２を通じて膨張し、低温低圧となって熱交換ユニット３０の第２内部流路３６に供給される。従って、第１冷媒成分は、熱交換ユニット３０の第１内部流路３４を流れる間に、熱交換ユニット３０の第２内部流路３６を流れる第２冷媒成分の気化熱により再冷却される。なおこのとき、第１内部流路３４内での第１冷媒成分の圧力はその臨界圧よりも高いことから、第１冷媒成分の液相と気相との区別は明瞭ではない。
【００３０】
このようにして凝縮器２２及び熱交換ユニット３０にて２回に亘り冷却された高圧の第１冷媒成分は、熱交換ユニット３０から第２膨張弁３８に向かって流出し、第２膨張弁３８を通じて膨張して湿り蒸気の状態となり、蒸発器４０内で気化する。
ここで、蒸発器４０内にて第１冷媒成分が気化すると、蒸発器４０の周囲の空気は気化熱を奪れて冷却される。蒸発器４０の近傍には、蒸発器４０を通じて車室１２内に向かう風を成形する冷却ファン（図示せず）が設けられ、蒸発器４０で冷却された空気がこの冷却ファンにより車室１２内に流れ、車室１２内が冷房される。
【００３１】
蒸発器４０内で気化した第１冷媒成分は、蒸発器４０から絞り弁４２を通じて減圧された後、圧縮機１８に向かって流れるが、絞り弁４２よりも下流側にて、熱交換ユニット３０の第２内部流路３６から流出した第２冷媒成分が副循環流路２８を通じて主循環流路２６内にて第１冷媒成分に合流し、混合冷媒として圧縮機１８に吸込まれ、再び、凝縮器２２へと送られる。
【００３２】
ここで具体例として、上記した冷凍システム１０において、蒸発器４０における第１冷媒成分の蒸発温度が０℃及び３０℃である場合、循環流路１４の各部位での冷媒の温度及び圧力は表１に示す通りである。
表１中の各部位は図１中にも示してあり、部位ｐは圧縮機１８の吐出ポート、部位ｑは凝縮器２２の出口、部位ｒは気液分離ユニット２４の第２冷媒成分の出口、部位ｓは気液分離ユニット２４における第１冷媒成分の出口、部位ｔは熱交換ユニット３０の第２冷媒成分の出口、部位ｕは熱交換ユニット３０の第１冷媒成分の出口、部位ｖは蒸発器４０の出口、及び、部位ｗは圧縮機１８の吸込ポートのそれぞれ、又は、それら周辺である。
【００３３】
【表１】
2005016897.tif 000003
【００３４】
また、上記した冷凍システム１０の動作を図３に示した概略的なモリエール線図（Ｐ−ｈ線図）を用いて説明する。図３中、横軸及び縦軸は比エンタルピｈ（単位：ｋＪ／ｋｇ）及び圧力（単位：ＭＰａ）をそれぞれ示し、１点鎖線は第２冷媒成分の状態変化を表し、実線は第１冷媒成分の状態変化を表している。なお、これら１点鎖線及び実線における点Ａ−点Ｂ−点Ｃに沿う部分は互いに重なっているべきであるが、これら１点鎖線及び実線を明確に区分して示すため、互いに平行に分離し別々に描いている。また、参考のため、図３に、ＣＯ２ガスの液相線Ｌ、気相線Ｖ、臨界温度等温線Ｔｃ、及び線分ＦＧの延長線と線分ＡＢとの交点を通る等温線Ｔ１をそれぞれ示してある。
【００３５】
まず、圧縮機１８の吸込ポートでの混合冷媒の状態は点Ａで示され、このＡ点を始点にとると、混合冷媒中の第１及び第２冷媒成分の状態は、圧縮機１８の断熱圧縮作用により、それぞれ比エンタルピ及び圧力が増加して点Ａから点Ｂまで変化する。
次に、混合冷媒中の第１及び第２冷媒成分の状態は、凝縮器２２の冷却作用により、それぞれ比エンタルピが減少して点Ｂから点Ｃまで等圧変化する。この点Ｃにおいて、冷却された第２冷媒成分は凝縮して高圧の液相状態になる一方、第１冷媒成分もまた冷却されるものの、その臨界温度が低いことから、第１冷媒成分は凝縮しない。
【００３６】
そして、気液分離ユニット２４で分離された第２冷媒成分の状態は、第１膨張弁３２の絞り作用による膨張を受け、その比エンタルピを一定に維持しながら圧力が減少し、点Ｃから点Ｄまで変化する。
その後、第２冷媒成分の状態は、熱交換ユニット３０の第２内部流路３６内を通じて気化して、その比エンタルピが増加し、点Ｄから点Ａまで等圧変化する。
【００３７】
一方、気液分離ユニット２４で分離された第１冷媒成分の状態は、熱交換ユニット３０内での熱交換による冷却作用により比エンタルピが減少し、点Ｃから点Ｅまで等圧変化する。つまり、熱交換ユニット３０にて、第１冷媒成分から第２冷媒成分へと比エンタルピが移動する。
そして、第１冷媒成分の状態は、第２膨張弁３８の絞り作用による膨張を受け、その比エンタルピを一定に維持しながら圧力が減少し、点Ｅから点Ｆまで変化し、この後、第１冷媒成分は蒸発器４０内で気化して、その比エンタルピが増加し、点Ｆから点Ｇまで等圧変化する。
【００３８】
この後、第１冷媒成分の状態は、その比エンタルピを一定に維持しながら絞り弁４２の絞り作用により減圧され、点Ｇから点Ａまで変化する。
なお、実際には、熱交換ユニット３０における第２内部流路３６の出口における第２冷媒成分と、絞り弁４２の出口における第１冷媒成分とでは温度及び圧力が互いに異なり、熱交換ユニット３０から流出した第２冷媒成分と絞り弁４２から流出した第１冷媒成分とが合流することで点Ａで示される状態の混合冷媒となる。
【００３９】
上記した冷凍システム１０では、臨界温度が低く且つ蒸発圧力が高い第１冷媒成分は、凝縮器２２で空冷された後、凝縮した第２冷媒成分の潜熱を利用して熱交換ユニット３０で再冷却される。このように、熱交換ユニット３０において第２冷媒成分により第１冷媒成分を再冷却することで、冷凍システム１０は蒸発器４０に供給される第１冷媒成分の比エンタルピを低下させ、蒸発器４０内での第１冷媒成分の比エンタルピの変化量を増大方向に変化させることができる。
【００４０】
そして、冷凍システム１０では、第１膨張弁３２の弁開度を調整することで、熱交換ユニット３０における第２冷媒成分の蒸発温度を可変することができ、これにより、第１冷媒成分の冷却度合いが調整され、蒸発器４０での第１冷媒成分の蒸発温度を任意の値に制御可能である。このように第１膨張弁３２の弁開度により第１冷媒成分の蒸発温度を制御すれば、圧縮機１８の断続運転による温度調整に比べて、車室１２内の温度を高い精度にて調整することができる。
【００４１】
また、冷凍システム１０では、蒸発器４０の下流側に配置された絞り弁４２によって、圧縮機１８の吸込ポートには低圧の混合冷媒が供給されるので、混合冷媒が蒸発圧力の高い第１冷媒成分を含んでいても、圧縮機１８は高効率に作動される。
更に、冷凍システム１０は、いずれも地球温暖化係数が小さいＣＯ２ガス（第１冷媒成分）及びＨＣ系ガス（第２冷媒成分）を含む混合冷媒を用いていることから、万一混合媒体が冷凍システム外に漏れたとしても環境に優しく、地球温暖化を促進することはない。
【００４２】
混合冷媒に含まれるＨＣ系ガスは単独では強燃性だけれども、ＨＣ系ガスとＣＯ２ガスとを適当な比率で混合することで混合冷媒を弱燃性としているので、冷凍システム１０のいずれかの箇所から混合冷媒が漏出したとしても、漏出した混合冷媒により乗員に危険が生じる可能性は極めて低い。そして、万一、車両が衝突事故を起こして車室１２内に設置された蒸発器４０が損傷したとしても、この冷凍システム１０では蒸発器４０内にはＣＯ２成分（第１冷媒成分）しか存在しておらず、車室１２内へのＨＣ系成分（第２冷媒成分）の流入が防止され、この結果、ＨＣ系成分による乗員への二次災害が防止される。
【００４３】
また更に、冷凍システムは１０、ＣＯ２ガス（第１冷媒成分）及びＨＣ系ガス（第２冷媒成分）を含み、オイル（潤滑油）の溶解性を確保した混合冷媒を用いているので、圧縮機１８が保護されて長寿命である。
冷凍システムの分野においては、一般に、圧縮機から潤滑油の一部が流出して冷媒とともに循環流路内を循環し、再び圧縮機へと戻る。しかしながら、ＣＯ２ガスは潤滑油の溶解性が不充分であり、ＣＯ２ガスのみを冷媒として用いた場合、流出した潤滑油が圧縮機に戻らず、圧縮機における潤滑性が低下し、冷凍システムに不具合を生じることがある。これに対し、冷凍システム１０の混合冷媒は、ＣＯ２ガス（第１冷媒成分）よりも潤滑油の溶解性が高いＨＣ系ガス（第２冷媒成分）を含み、潤滑油の溶解性を確保しているので、圧縮機１８から流出した潤滑油は、熱交換ユニット３０で温度が低下しても、圧縮機１８に確実に戻ることができる。この結果、圧縮機１８においては油切れが防止されて長期に亘り潤滑性が維持されるので、冷凍システム１０は長寿命である。
【００４４】
本発明は上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能であって、例えば、冷凍システム１０は車両用空調装置以外にも、冷蔵庫や家庭用若しくは業務用空調装置等の各種冷凍システムに適用可能である。
また、図４に示した第２実施例の冷凍システム１００のように、絞り弁４２に代えて膨張タービン４４を備えた膨張器及び逆止弁４６を主循環流路２６に介挿するとともに、この膨張器、すなわち膨張タービン４４により駆動される補助圧縮機４８を圧縮機１８の上流側の循環流路１４に介挿してもよい。この膨張タービン４４は、蒸発器４０の出口における第１冷媒成分と圧縮機１８の吸込ポートにおける混合冷媒との間の圧力差（表１参照）により作動されて補助圧縮機４８を駆動し、補助圧縮機４８は混合冷媒をある程度まで圧縮してから圧縮機１８に供給する。従って、この第２実施例の冷凍システム１００によれば、主循環流路２６にて第１冷媒成分から動力を回収して再利用し、圧縮機１８及び補助圧縮機４８をあわせた全体として圧縮機の効率を高めることができる。なお、膨張タービン４４は、発電機或いは冷却ファンを駆動するのに用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の冷凍システムは、混合冷媒に含まれるＨＣ系成分（第２冷媒成分）の潜熱を利用して、同じく混合冷媒に含まれるＣＯ２成分（第１冷媒成分）の比エンタルピの変化量を増大可能であり、高い冷房ＣＯＰを有する。
【００４６】
そして、本発明の冷凍システムは、地球温暖化係数が小さい混合冷媒を用いていることから地球環境に優しい一方、この混合冷媒は弱燃性であることから、利用者の安全性を確保することができる。
更に、本発明の冷凍システムによれば、蒸発器が損傷したとしても漏出するのはＨＣ成分（第２冷媒成分）ではなくＣＯ２成分（第１冷媒成分）であることから、利用者の安全性をより一層確保することができる。
【００４７】
また、本発明の冷凍システムによれば、第１冷媒成分から動力を回収して再利用し、圧縮機の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の冷凍システムの概略構成を示した図である。
【図２】米国規格ＡＳＨＲＡＥ３４及びＩＳＯ５１４９に基づく各種冷媒の弱燃性及び強燃性の区分を示す図である。
【図３】図１の冷凍回路に使用された混合冷媒の概略的なモリエール線図である。
【図４】本発明の第２実施例の冷凍システムの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１８  圧縮機
２２  凝縮器（冷却・凝縮器）
２４  気液分離ユニット
２６  主循環流路（第１冷媒流路）
２８  副循環流路（第２冷媒流路）
３０  熱交換ユニット
４０  蒸発器（蒸発ユニット）
４２  絞り弁（蒸発ユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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