(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記圧縮機（１００）から吐出され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（２００）と、
前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁（３００）と、
前記圧力制御弁（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）と、
前記蒸発器（４００）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる気液分離装置（５００）と、
前記気液分離装置（５００）から流出して前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２００）から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器（６００）とを備え、
前記圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより前記放熱器（２００）の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、
前記所定の圧力は、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する圧力であり、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記所定の圧力が上昇し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて前記所定の圧力が低下し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば前記所定の圧力も一定になり、
さらに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記圧力制御弁（３００）が閉弁状態で前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、前記蒸発器（４００）の流入側から前記放熱器（２００）の入口側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以上となったときに、前記気液分離装置（５００）から流出した冷媒を前記熱交換器（６００）を迂回させて前記圧縮機（１００）に流通させる冷媒バイパス手段（７００）を備えることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項２】
前記冷媒バイパス手段（７００）は、
前記気液分離装置（５００）から流出した冷媒を前記熱交換器（６００）を迂回させて前記圧縮機（１００）に流通させるバイパス通路（７２０）と、
前記バイパス通路（７２０）を開閉する弁手段（７１０）と、
前記圧縮機（１００）から吐出された冷媒の温度を検出し、その検出温度が所定温度以上となったときに、前記弁手段（７１０）を開く弁制御手段（７１１〜７１３）とを有して構成されてい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】
前記冷媒バイパス手段（７００）は、
前記気液分離装置（５００）から流出した冷媒を前記熱交換器（６００）を迂回させて前記圧縮機（１００）に流通させるバイパス通路（７２０）と、
前記バイパス通路（７２０）を開閉する弁手段（７１０）と、
前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒の圧力を検出し、その検出圧力が所定圧力以下となったときに、前記弁手段（７１０）を開く弁制御手段（７４１〜７４３）とを有して構成されてい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４】
冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記圧縮機（１００）から吐出され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（２００）と、
前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁（３００）と、
前記圧力制御弁（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）と、
前記蒸発器（４００）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる気液分離装置（５００）と、
前記気液分離装置（５００）から流出して前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２００）から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器（６００）とを備え、
前記圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより前記放熱器（２００）の出口側圧力を、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、
前記所定の圧力は、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて上昇し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて低下し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば一定になる圧力であり、
さらに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記圧力制御弁（３００）が閉弁状態で前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、前記圧縮機（１００）の吐出側から前記圧力制御弁（３００）の流入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以上となったときに、前記熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項５】
冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記圧縮機（１００）から吐出され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（２００）と、
前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁（３００）と、
前記圧力制御弁（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）と、
前記蒸発器（４００）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる気液分離装置（５００）と、
前記気液分離装置（５００）から流出して前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２００）から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器（６００）とを備え、
前記圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより前記放熱器（２００）の出口側圧力を、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、
前記所定の圧力は、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて上昇し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて低下し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば一定になる圧力であり、
さらに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記圧力制御弁（３００）が閉弁状態で前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、前記圧力制御弁（３００）の出口側から前記圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以下となったときに、前記熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記圧縮機（１００）から吐出され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（２００）と、
前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御装置（３００）と、
前記圧力制御装置（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）と、
前記蒸発器（４００）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる気液分離装置（５００）と、
前記気液分離装置（５００）から流出して前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２００）から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器（６００）とを備え、
前記圧縮機（１００）の吐出側から前記圧力制御装置（３００）の流入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力と、前記圧力制御装置（３００）の出口側から前記圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力との差圧が、所定差圧以上となったときに、前記熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記圧縮機（１００）から吐出され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（２００）と、
前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧するとともに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁（３００）と、
前記圧力制御弁（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）と、
前記蒸発器（４００）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる気液分離装置（５００）と、
前記気液分離装置（５００）から流出して前記圧縮機（１００）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２００）から流出した冷媒との間で熱交換を行う熱交換器（６００）とを備え、
前記圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより前記放熱器（２００）の出口側圧力を、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、
前記所定の圧力は、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて上昇し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて低下し、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば一定になる圧力であり、
さらに、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記圧力制御弁（３００）が閉弁状態で前記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、前記圧力制御弁（３００）の出口側から前記圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力が、所定圧力以下となったときに、前記熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱器内の圧力が冷媒の臨界圧力を超える蒸気圧縮機式冷凍サイクル（超臨界冷凍サイクル）に関するもので、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。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＯ2 サイクルの作動は、原理的には、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルの作動と同じである。すなわち、図２３（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、圧縮機１で気相状態のＣＯ2 を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温高圧の超臨界状態のＣＯ2 を放熱器２にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。
【０００３】
そして、圧力制御弁３により減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液２相状態となったＣＯ2 を蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪って外部流体を冷却する。なお、ＣＯ2 は、圧力が飽和液圧力（線分ＣＤと飽和液線ＳＬとの交点の圧力）を下まわるときから、気液２相状態に相変化するので、Ｃの状態からＤの状態へとゆっくり変化する場合には、ＣＯ2 は超臨界状態から液相状態を経て気液２相状態に変化する。
【０００４】
因みに、超臨界状態とは、密度が液密度と略同等でありながら、ＣＯ2 分子が気相状態のように運動する状態をいう。
しかし、ＣＯ2 の臨界温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ１２では１１２℃）と比べて低いので、夏場等では放熱器側でのＣＯ2 温度がＣＯ2 の臨界点温度より高くなってしまう。つまり、放熱器出口側においてもＣＯ2 は凝縮しない（線分ＢＣが飽和液線と交差しない）。
【０００５】
また、放熱器出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口側でのＣＯ2 温度とによって決定され、放熱器出口側でのＣＯ2 温度は、放熱器の放熱能力と外気温度とによって決定する。そして、外気温度は制御することができないので、放熱器出口側でのＣＯ2 温度は、実質的に制御することができない。
したがって、放熱器出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口側圧力）を制御することによって制御可能となる。つまり、夏場等の外気温度が高い場合に、十分な冷却能力（エンタルピ差）を確保するためには、図１４のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器出口側圧力を高くする必要がある。
【０００６】
しかし、放熱器出口側圧力を高くするには、前述のように圧縮機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。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。
【０００７】
そこで、例えば放熱器２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２３を用いて試算すれば、図２４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、放熱器出口側でのＣＯ2 温度を３５℃とした場合には、図２４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。
【０００８】
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、この結果を図２３上に描けば、図２３の太い実線ηmax（以下、最適制御線と呼ぶ。）に示すようになる。したがって、上記ＣＯ2 サイクルを効率良く運転するには、放熱器出口側圧力と放熱器出口側のＣＯ2 温度とを、最適制御線ηmaxで示されるように制御する必要がある。
【０００９】
因みに、上記最適制御線ηmax は、蒸発器側の圧力を約３．５ＭＰａ（蒸発器温度０℃相当）とし、凝縮域（臨界圧力以下の領域）での過冷却度（サブクール）が約３℃となるように試算したものである。また、図２５は、放熱器出口側のＣＯ2 温度および放熱器出口側の圧力を変数とするデカルト座標に、最適制御線ηmax を描いたものであり、この図から明らかなように、放熱器出口側のＣＯ2 温度が上昇に応じて放熱器出口側の圧力を上昇させる必要がある。
【００１０】
そこで、ＣＯ2 サイクルの放熱器２出口側圧力を制御する圧力制御装置として、発明者等は既に特願平８−１１２４８号を出願している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、蒸発器から流出したＣＯ2 （以下、このＣＯ2 を低圧ＣＯ2 と呼ぶ。）と放熱器から流出したＣＯ2 （以下、このＣＯ2 を高圧ＣＯ2 と呼ぶ。）とを熱交換して蒸発器入口側のＣＯ2 のエンタルピを低下させて、蒸発器入口と出口とのエンタルピ差を拡大してＣＯ2 サイクルの冷凍能力を向上させるＣＯ2 サイクル（図２６のＡ’−Ｂ’−Ｃ−Ｄ参照）を検討していたところ、以下に述べる問題が発生する可能性があることを発見した。
【００１２】
すなわち、上記ＣＯ2 サイクルでは、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 とを熱交換するので、両ＣＯ2 間で熱交換をしないＣＯ2 サイクル（図２６のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ参照）と異なり、低圧ＣＯ2 は０℃以上の所定の加熱度を有することとなる。
一方、圧力制御装置は、放熱器出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器出口側の圧力を制御するので、圧力制御装置は、蒸発器での熱負荷が小さくなり、蒸発器内圧力の低下とともに低圧ＣＯ2 温度が低下しても、これに連動して直ちに放熱器出口側の圧力を低下させず、その時の放熱器出口側のＣＯ2 温度に基づいて放熱器出口側の圧力を制御する。
【００１３】
このため、仮に放熱器出口側のＣＯ2 温度が変化しなければ、放熱器出口側の圧力も変化しないので、図２６に示されるように、蒸発器での熱負荷が小さくなると、圧縮機の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度が上昇してしまう。そして、ＣＯ2 温度が上昇すると、圧縮機の摺動部において油膜切れを誘発するので、圧縮機が破損するという問題が発生してしまう。
【００１４】
因みに、放熱器入口側のＣＯ2 温度が上昇すれば、放熱器出口側のＣＯ2 温度も上昇するので、圧力制御装置が低圧ＣＯ2 温度に直ちに連動して作動しないということを考慮すれば、蒸発器での熱負荷が小さくなると、圧力制御装置は放熱器出口側の圧力を上昇させる。したがって、蒸発器での熱負荷の低下と共にＣＯ2 温度が上昇していく可能性がある。
【００１５】
本発明は、上記点に鑑み、放熱器出口側の温度に基づいて放熱器出口側の圧力を制御する圧力制御装置を有する超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮機の破損を防止することをことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜３に記載の発明では、圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより放熱器（２００）の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、前記所定の圧力は、放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する圧力であり、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記所定の圧力が上昇し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて前記所定の圧力が低下し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば前記所定の圧力も一定になり、さらに、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて圧力制御弁（３００）が閉弁状態で放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、蒸発器（４００）の流入側から放熱器（２００）の入口側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以上となったときに、気液分離装置（５００）から流出した冷媒を熱交換器（６００）を迂回させて圧縮機（１００）に流通させる冷媒バイパス手段（７００）を備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、熱交換器（６００）を経由して圧縮機（１００）に吸入される場合に比べて、圧縮機（１００）吸入側の冷媒温度を低下させることができるので、圧縮機（１００）の吸入側から吐出側に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機（１００）の破損を未然に防止することができる。請求項４に記載の発明では、圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより放熱器（２００）の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、前記所定の圧力は、放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する圧力であり、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記所定の圧力が上昇し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて前記所定の圧力が低下し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば前記所定の圧力も一定になり、さらに、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて圧力制御弁（３００）が閉弁状態で放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、圧縮機（１００）の吐出側から圧力制御弁（３００）の流入側圧力に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以上となったときに、前記熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする。
【００１８】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、圧縮機（１００）吸入側の冷媒温度を低下させることができるので、圧縮機（１００）の吸入側から吐出側に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機（１００）の破損を未然に防止することができる。請求項５に記載の発明では、圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより放熱器（２００）の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、前記所定の圧力は、放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する圧力であり、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記所定の圧力が上昇し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて前記所定の圧力が低下し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば前記所定の圧力も一定になり、さらに、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて圧力制御弁（３００）が閉弁状態で放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、圧力制御弁（３００）の出口側から圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒温度が所定温度以下となったときに、熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする。
【００１９】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、圧縮機（１００）吸入側の冷媒温度を低下させることができるので、圧縮機（１００）の吸入側から吐出側に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機（１００）の破損を未然に防止することができる。
請求項６に記載の発明では、圧縮機（１００）の吐出側から圧力制御装置（３００）の流入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力と、圧力制御装置（３００）の出口側から圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力との差圧が、所定差圧以上となったときに、熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする。
【００２０】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、圧縮機（１００）吸入側の冷媒温度を低下させることができるので、圧縮機（１００）の吸入側から吐出側に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機（１００）の破損を未然に防止することができる。請求項７に記載の発明では、圧力制御弁（３００）は、閉弁することにより放熱器（２００）の出口側圧力を所定の圧力まで昇圧させた後、開弁して冷媒を減圧することで、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御するように構成され、前記所定の圧力は、放熱器（２００）出口側の冷媒温度に基づいて変化する圧力であり、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて前記所定の圧力が上昇し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の低下に応じて前記所定の圧力が低下し、放熱器（２００）出口側の冷媒温度が一定であれば前記所定の圧力も一定になり、さらに、放熱器（２００）出口側の冷媒温度の上昇に応じて圧力制御弁（３００）が閉弁状態で放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を上昇させようとする状況下において、圧力制御弁（３００）の出口側から圧縮機（１００）の吸入側に至る冷媒通路の所定位置における冷媒圧力が、所定圧力以下となったときに、熱交換器（６００）における熱交換を停止させることを特徴とする。
【００２１】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、圧縮機（１００）吸入側の冷媒温度を低下させることができるので、圧縮機（１００）の吸入側から吐出側に至る冷媒通路において冷媒温度を低下させることができ、圧縮機（１００）の破損を未然に防止することができる。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係るＣＯ2 サイクルを車両用空調装置に適用したものであり、１００は車両走行用エンジンから駆動力を得て気相状態のＣＯ2 を圧縮する圧縮機である。２００は圧縮機１００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、３００は放熱器２出口側でのＣＯ2 温度に応じて放熱器２００出口側圧力を制御する圧力制御弁（圧力制御装置）である。なお、圧力制御弁３００は、放熱器２００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３００にて減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ2 となる。
【００２３】
４００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４００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。５００は、気相状態のＣＯ2 と液相状態のＣＯ2 とを分離して気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に向けて流出させるとともに、液相状態のＣＯ2 を一時的に蓄えるアキュムレータ（気液分離装置）である。
【００２４】
６００は、アキュムレータ５００から流出して圧縮機１００に吸入されるＣＯ2 と、放熱器２００から流出したＣＯ2 との間で熱交換を行う内部熱交換器であり、７１０はアキュムレータ５００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させて圧縮機１００に流通させるバイパス通路７２０を開閉する電磁弁（弁手段）である。
【００２５】
なお、内部熱交換器６００は、図２示すように、渦巻き状のＣＯ2 流路を対抗して設けたものであり、６０１が放熱器２００側に接続される高圧流入口であり、６０２が圧力制御弁３００側に接続される高圧流出口であり、６０３はアキュムレータ５００側に接続される低圧流入口であり、６０４は圧縮機１００側に接続される低圧流出口である。
【００２６】
７１１は圧縮機１００の吐出側のＣＯ2 温度を検出するサーミスタ式の温度センサ（温度検出器）であり、この温度センサ７１１の検出信号は、比較装置７１２に入力される。この比較装置７１２は、温度センサ７１１の検出信号に対応するＣＯ2 温度が所定温度Ｔ（本実施形態では１２０℃）以上であると判定したときに、電磁弁７１０の開閉を制御する制御装置７１３に信号を発するものである。
【００２７】
そして、制御装置７１３は、比較装置７１２からの信号が入力されたときに電磁弁７１０を開き、信号が入力されないときには電磁弁７１０を閉じる。以下、７１０〜７１３、７２０を総称して、冷媒バイパス手段と呼ぶ。
なお、所定温度Ｔは、１２０℃に限定されるものではなく、圧縮機１００の耐摩耗性および潤滑油の耐熱性を考慮して適宜選定されるべきものである。
【００２８】
因みに、８００は、圧力制御弁３００の故障等により、放熱器２００出口側の圧力が異常上昇したときに、圧力制御弁３００を迂回してＣＯ2 を流通させるリリーフ弁である。
次に、圧力制御弁３００の構造について図３を用いて述べる。
３０１は放熱器２から蒸発器４００に至るＣＯ2 流路６ａの一部を形成するととに、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。
【００２９】
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。
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３０３および後述するダイヤフラム３０６は、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３０３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、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。
【００３０】
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（変位部材）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。
【００３１】
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４、５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。
【００３２】
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。
【００３３】
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３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コイルばね（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。
【００３４】
また、３１１は第１コイルばね３０９のばね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。そして、プレート３１１は、図４、５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。
【００３５】
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コイルばね３０９の案内部をも兼ねている。
【００３６】
なお、プレート３１１および弁体３０４は、両コイルばね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３中、３１２は第２コイルばね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コイルばね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。
【００３７】
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。
【００３８】
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内に固定する円錐ばねであり、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６の（ａ）はエレメントケース３１５のＡ矢視図であり、図６の（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図であり、図６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。
【００３９】
次に、本実施形態に係る圧力制御弁３００の作動を述べる。
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７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の内圧と両コイルばね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。
【００４０】
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の内圧は図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は弁体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。
【００４１】
次に、ＣＯ2 サイクルの作動を図７を用いて説明する。
ここで、例えば放熱器２００の出口側温度が４０℃、かつ、放熱器２００出口圧力が１０．７ＭＰａ以下のときは、前述のように、圧力制御弁３００は閉じているので、圧縮機１００は、アキュムレータ５００内に蓄えられたＣＯ2 を吸引して放熱器２００へ向けて吐出する。これにより、放熱器２００の出口側圧力が上昇していく（ｂ’−ｃ’→ｂ”−ｃ”）。
【００４２】
そして遂に、放熱器２００の出口側圧力が１０．７ＭＰａを越える（Ｂ−Ｃ）と圧力制御弁３００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４００内に流れ込む。そして、蒸発器４００内で蒸発して（Ｄ−Ａ）空気を冷却した後、再びアキュムレータ５００に還流する。このとき、放熱器２００の出口側圧力が再び低下するので、圧力制御弁３００は再び閉じる。
【００４３】
すなわち、このＣＯ2 サイクルは、圧力制御弁３００を閉じることにより、放熱器２００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ものである。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態に係るＣＯ2 サイクルは、冷媒バイパス手段７００を有しているので、圧縮機１００の吐出側（放熱器２００の入口側）ＣＯ2 温度が所定温度Ｔ以上となったときに、アキュムレータ５００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させるので、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との間で熱交換が行われず、圧縮機１００の吸入側のＣＯ2 （低圧ＣＯ2 ）加熱度が０℃となる。したがって、内部熱交換器６００を経由して圧縮機１００に吸入される場合に比べて低圧ＣＯ2 温度を低下させることができるので、圧縮機１００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度を低下させることができ、圧縮機１００の破損を未然に防止することができる。
【００４４】
また、アキュムレータ５００を備えているので、圧縮機１００に液相ＣＯ2 が吸入されることを防止できる。延いては、液圧縮より圧縮機１００が破損することを防止できる。
（第２実施形態）
上述の実施形態では、冷媒バイパス手段７００を電磁弁７１０および温度センサ７３０などの電気的な機器によって構成したが、本実施形態は、図８、９に示すように、冷媒バイパス手段７００を機械的に構成したものである。
【００４５】
すなわち、図９に示すように、バイパス通路７２０を開閉する弁体７３１の一方側に、バイパス通路７２０を閉じる向きに弾性力を弁体７３１に作用させるバネ（弾性体）７３２を配設するととともに、他方側にイソブタンなどの流体を所定密度で封入した感温筒部７３３を設け、バイパス通路７２０を開く向きの圧力を弁体７３１に作用させる。
【００４６】
したがって、圧縮機１００吐出側のＣＯ2 温度の上昇とともに感温筒部７３３内の圧力が上昇すると、その圧力により弁体７３１が稼動してバイパス通路７２０が開かれる。一方、圧縮機１００吐出側のＣＯ2 温度の低下とともに感温筒部７３３内の圧力が低下すると、バネ７３２の弾性力によりバイパス通路７２０が閉じられる。
【００４７】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、ＣＯ2 温度を電気的または機械的に検出してバイパス通路７２０の開閉を行ったが、本実施形態は、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、低圧ＣＯ2 の圧力が低圧ＣＯ2 の温度（圧縮機１００吐出側のＣＯ2 温度）に連動して変化することに着目してなされたものである。
【００４８】
すなわち、図１０に示すように、蒸発器４００の流出側と圧縮機１００の吸入側との間に低圧ＣＯ2 の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）７４１、および圧力センサ７４１の検出圧力が所定圧力Ｐ以下となったときに、制御装置７１３に信号を発する比較装置７４２を設けたものである。
なお、所定圧力Ｐは、第１、２実施形態における所定温度Ｔに対応する圧力であって、本実施形態では約６ＭＰａである。
【００４９】
これにより、低圧ＣＯ2 の圧力が所定圧力Ｐ以下となったときに、第１、２実施形態と同様に、アキュムレータ５００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させるので、圧縮機１００の吸入側のＣＯ2 （低圧ＣＯ2 ）加熱度が０℃となる。したがって、内部熱交換器６００を経由して圧縮機１００に吸入される場合に比べて低圧ＣＯ2 温度を低下させることができるので、圧縮機１００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度を低下させることができ、圧縮機１００の破損を未然に防止することができる。
【００５０】
（第４実施形態）
第３実施形態では、圧縮機１００の吸入側の圧力を圧力センサ７４１にて電気的に検出して冷媒バイパス手段７００を構成したが、本実施形態は、図１１、１２に示すように、圧縮機１００の吸入側の圧力に対して機械的作動する冷媒バイパス手段７００を採用したものである。
【００５１】
すなわち、図１２に示すように、バイパス通路７２０を開閉する弁体７５１の一方側に、バイパス通路７２０を開く向きの弾性力を弁体７５１に作用させるバネ（弾性体）７５２を配設するととともに、他方側に、バイパス通路７２０を閉じる向きの力を弁体７５１に作用させるべく、圧縮機１００の吸入側圧力を導く。
【００５２】
これにより、熱負荷の低下とともに圧縮機１００の吸入側の圧力が低下すると、バネ７５２の弾性力により弁体７５１が稼動してバイパス通路７２０が開かれ、一方、圧縮機１００の吸入側の圧力が上昇すると、その圧力よりバイパス通路７２０が閉じられる。
（第５実施形態）
上述の実施形態では、アキュムレータ５００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させて圧縮機１００に流通させるバイパス通路７２０を開閉することにより、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との間で熱交換をするか否かを制御していたが、本実施形態は、図１４に示すように、放熱器２００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させて圧力制御弁３００に流通させるバイパス通路７４０を電磁弁７５０にて開閉することにより、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との間で熱交換をするか否かを制御するように構成したものである。
【００５３】
すなわち、第１実施形態と同様に、圧縮機１００の吐出側（放熱器２００の入口側）ＣＯ2 温度が所定温度Ｔ以上となったときに、電磁弁７５０を開いて放熱器２００から流出したＣＯ2 を内部熱交換器６００を迂回させて圧力制御弁３００に流通させて低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との間の熱交換を停止させる。
これにより、低圧ＣＯ2 温度を低下させることができるので、圧縮機１００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度を低下させることができ、圧縮機１００の破損を未然に防止することができる。
【００５４】
（第６実施形態）
本実施形態は、圧縮機１００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度が上昇するときとは、例えばクールダウン（急速冷房運転）時のごとく、低圧ＣＯ2 の圧力が高く、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との圧力差が小さいときであることに着目してなされたものである（図７のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ参照）。なお、クールダウン（急速冷房運転）時では、一般的に外気温度が略一定と見なせるので、高圧ＣＯ2 の圧力も略一定であると見なすことができる。
【００５５】
そして、クールダウン時では、大きな冷凍能力を必要とするので、内部熱交換器６００にて低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 とを熱交換させた方がよい。一方、車室内温度が低下してきて低圧ＣＯ2 の圧力が低下し、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との圧力差が大きくなってきたときには、大きな冷凍能力を必要としないことに加えて、圧縮機１００の吐出冷媒温度がクールダウン時に比べて上昇するので（図７のＥ−Ｆ−Ｇ参照）、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との熱交換を停止させた方がよい。
【００５６】
そこで、本実施形態では、図１５に示すように、圧縮機１００の吐出側圧力（＝高圧ＣＯ2 の圧力）と圧縮機１００の吸入側圧力（＝低圧ＣＯ2 の圧力）との差圧により、バイパス通路７２０を機械的に開閉するバイパス手段７６０を設けている。
ここで、バイパス手段７６０は、図１６に示すように、バイパス通路７２０を開閉する弁体７６１の一方側に、バイパス通路７２０を閉じる向きの弾性力を弁体７６１に作用させるバネ（弾性体）７６２を配設するととともに、アキュムレータ５００の流出側圧力（圧縮機１００の吸入側圧力）を作用させ、他方側に、バイパス通路７２０を開く向きの力を弁体７６１に作用させるべく、圧縮機１００の吐出側圧力を導いている。
【００５７】
このとき、バネ７６２は、圧縮機１００の吐出側圧力（＝高圧ＣＯ2 の圧力）と圧縮機１００の吸入側圧力（＝低圧ＣＯ2 の圧力）との差圧が６ＭＰａ以上となったときにバイパス通路７２０を開くように設定されている。
これにより、圧縮機１００の吸入側から吐出側に至るＣＯ2 の通路においてＣＯ2 温度を低下させることができ、圧縮機１００の破損を未然に防止することができる。
【００５８】
（第７実施形態）
本実施形態も第６実施形態と同様に、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との圧力差に基づいて両ＣＯ2 を熱交換するか否か制御するように構成したものである。
すなわち、本実施形態では、図１７に示すように、圧力制御弁３００のＣＯ2 入口側の圧力（＝高圧ＣＯ2 の圧力）と圧力制御弁３００のＣＯ2 出口側の圧力（＝低圧ＣＯ2 の圧力）との差圧により、バイパス通路７４０を機械的に開閉するバイパス手段７８０を設けている。
【００５９】
ここで、バイパス手段７８０は、図１８に示すように、バイパス通路７２０を開閉する弁体７８１の一方側に、バイパス通路７２０を閉じる向きの弾性力を弁体７８１に作用させるバネ（弾性体）７８２を配設するととともに、圧力制御弁３００のＣＯ2 出口側の圧力（＝低圧ＣＯ2 の圧力）を作用させ、他方側に、バイパス通路７２０を開く向きの力を弁体７７１に作用させるべく、圧縮機１００の吐出側圧力を導いている。
【００６０】
このとき、バネ７６２は、圧力制御弁３００のＣＯ2 入口側の圧力（＝高圧ＣＯ2 の圧力）と圧力制御弁３００のＣＯ2 出口側の圧力（＝低圧ＣＯ2 の圧力）との差圧との差圧が６ＭＰａ以上となったときにバイパス通路７２０を開くように設定されている。
（第８実施形態）
本実施形態は、第６実施形態の冒頭で述べたように、クールダウン時等では、低圧ＣＯ2 の圧力が、車室内温度が低下してきたときに比べて高いことを利用してなされたものである。
【００６１】
すなわち、本実施形態では、図１９に示すように、バイパス通路７２０を開閉するバイパス手段７８０の弁体７８１の一方側に、バイパス通路７２０を開く向きの弾性力を弁体７８１に作用させるバネ（弾性体）７８２を配設するととともに、他方側に、バイパス通路７２０を閉じる向きの力を弁体７８１に作用させるべく、アキュムレータ５００の流出側圧力を導くようにしたものである。
【００６２】
ここで、バネ７８２は、アキュムレータ５００の流出側圧力（低圧ＣＯ2 の圧力）が所定圧力（本実施形態では４ＭＰａ）以下となったときにバイパス通路７２０を開くように設定されている。
（第９実施形態）
本実施形態は、第８実施形態と同様に、クールダウン時等では、低圧ＣＯ2 の圧力が、車室内温度が低下してきたときに比べて高いことを利用してなされたものである。
【００６３】
すなわち、本実施形態では、図２１に示すように、バイパス通路７４０を開閉するバイパス手段７９０の弁体７９１の一方側に、バイパス通路７４０を開く向きの弾性力を弁体７９１に作用させるバネ（弾性体）７９２を配設するととともに、他方側に、バイパス通路７４０を閉じる向きの力を弁体７９１に作用させるべく、圧力制御装置３００の流出側圧力を導くようにしたものである。
【００６４】
ここで、バネ７９２は、圧力制御装置３００の流出側圧力（低圧ＣＯ2 の圧力）が所定圧力（本実施形態では４ＭＰａ）以下となったときにバイパス通路７４０を開くように設定されている。
ところで、本発明は、ＣＯ2 を使用した超臨界冷凍サイクルに使用が限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにも適用することができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、圧力制御弁３００を機械的に構成したが、圧力センサおよび電気式の開閉弁などにて電気的な圧力制御弁を構成してもよい。
また、内部熱交換器６００の構造は、図２に示すように、渦巻き状に限定されるものではなく、図１３に示すように、２重円筒状に構成してもよい。
また、第１、２実施形態では、圧縮機１００の吐出側のＣＯ2 温度に基づいて電磁弁などの弁手段を開閉したが、ＣＯ2 温度を検出する位置はこれに限定されるものではなく、蒸発器４００の流入側から放熱器２００の入口側に至る冷媒通路の所定位置であればどこでもよい。但し、所定温度は、その検出位置に応じて適宜設定する必要がある。
【００６６】
また、第８、９実施形態は、低圧ＣＯ2 の圧力に基づいて低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 とを熱交換するか否か制御したが、ＣＯ2 圧力は、ＣＯ2 温度と相関関係があることから、低圧ＣＯ2 の温度が所定温度（例えば４ＭＰａのＣＯ2 に対応するＣＯ2 温度）以下となったときに、低圧ＣＯ2 と高圧ＣＯ2 との熱交換を停止させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２】内部熱交換器の説明図である。
【図３】圧力制御弁の断面図である。
【図４】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図５】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図６】（ａ）は図３のＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【図７】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【図８】第２実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図９】第２実施形態に係る圧力制御弁の模式図である。
【図１０】第３実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図１２】第４実施形態に係る圧力制御弁の模式図である。
【図１３】内部熱交換器の変形例を示す図面である。
【図１４】第５実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図１５】第６実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図１６】第６実施形態２係るバイパス手段の拡大図である。
【図１７】第７実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図１８】第７実施形態２係るバイパス手段の拡大図である。
【図１９】第８実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２０】第８実施形態２係るバイパス手段の拡大図である。
【図２１】第９実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２２】第９実施形態２係るバイパス手段の拡大図である。
【図２３】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【図２４】放熱器出口側圧力と成績係数（ＣＯＰ）との関係を示すグラフである。
【図２５】放熱器出口側のＣＯ2 温度と目標放熱器出口側圧力との関係を示すグラフである。
【図２６】ＣＯ2 のモリエル線図である。
【符号の説明】
１００…圧縮機、２００…放熱器、３００…圧力制御弁（圧力制御装置）
４００…蒸発器、５００…アキュムレータ（気液分離装置）、
６００…内部熱交換器、７００…冷媒バイパス手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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