JP2004050991A

JP2004050991A - 蓄冷式冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2004050991A
Application number: JP2002212215A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Suzuki; 鈴木　隆久; Taiichi Aikawa; 相川　泰一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる蓄冷式冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクルＡ（またはＣ）およびブライン回路Ｂにおいて、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２）とを直列に接続した。
これにより、加冷側の冷凍サイクルＡ（またはＣ）においては、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを並行して行なうことができ、受冷側のブライン回路Ｂにおいても、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、どちらからでも受冷することができることより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルにより冷却される冷熱を蓄冷して用いる蓄冷式冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として近年、停車時にエンジンを停止させるアイドルストップ車両や、停車時に加えて走行中でも状況に応じてエンジンを停止させるハイブリッド車両等が出てきている。このように、状況に応じてコンプレッサの駆動源であるエンジンを停止させる車両において車室内を均一に保冷する技術として、特開平７−３２８７０号公報では走行中に冷凍サイクルで蓄冷を行ない、エンジン停止時に冷熱を取り出して冷却を行なうシステムが提案されている。
【０００３】
また、特公平４−５７９４３号公報には同じく蓄冷を用いるシステムにおいて、蓄冷モード時には冷凍サイクルで蓄熱材を冷却して蓄冷を行ない、通常冷却モードでは冷凍サイクルで直接、使用媒体を冷却できるようにして効率を向上させる方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来構成においては、蓄冷モードから放冷モードもしくは通常冷却モードとする場合には回路を切り換える必要があり、そのための制御や制御機器等を設けなければならないという問題がある。本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる蓄冷式冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２２）、冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）、冷媒を気液分離するアキュームレータ（２５）を環状に接続したアキュームレータ冷凍サイクル（Ａ）と、ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、ブライン冷媒熱交換器（２４）、ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、冷媒の循環が停止した場合には蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にてブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
アキュームレータ冷凍サイクル（Ａ）およびブライン回路（Ｂ）において、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続したことを特徴とする。
【０００６】
これにより、加冷側の冷凍サイクル（Ａ）においては、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを並行して行なうことができ、受冷側のブライン回路（Ｂ）においても、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、冷媒を気液分離するレシーバ（２６）、冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２７）、冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）を環状に接続したレシーバ冷凍サイクル（Ｃ）と、ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、ブライン冷媒熱交換器（２４）、ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、冷媒の循環が停止した場合には蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にてブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
減圧手段（２７）として低負荷時には過熱度をとらないクロスチャージ方式の温度式膨張弁（２７）を用いると共に、レシーバ冷凍サイクル（Ｃ）およびブライン回路（Ｂ）において、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続したことを特徴とする。
【０００８】
このように、冷凍サイクルをレシーバサイクル（Ｃ）にすると共に過熱度をとらないクロスチャージ膨張弁（２７）を用いることにより、冷凍サイクルは上記請求項１のアキュームレータ冷凍サイクル（Ａ）と同様の作動となる。
【０００９】
これにより、加冷側の冷凍サイクル（Ｃ）においては、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを並行して行なうことができ、受冷側のブライン回路（Ｂ）においても、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、冷媒を気液分離するレシーバ（２６）、冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２８）、冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）を環状に接続したレシーバ冷凍サイクル（Ｃ）と、ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、ブライン冷媒熱交換器（２４）、ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、冷媒の循環が停止した場合には前記蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にてブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
減圧手段（２８）としてガスチャージ方式の温度式膨張弁（２８）を用いると共に、レシーバ冷凍サイクル（Ｃ）においては蓄冷器（２３）からブライン冷媒熱交換器（２４）へ冷媒が流れるよう直列に接続し、ブライン回路（Ｂ）においてはブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続したたことを特徴とする。
【００１１】
このように、冷凍サイクルをレシーバサイクル（Ｃ）にすると共に過熱度をとったガスチャージ膨張弁（２７）を用いることにより温度勾配が発生するが、蓄冷器（２３）からブライン冷媒熱交換器（２４）へ冷媒が流れるように接続することにより、クールダウンのような高負荷時には、蓄冷器（２３）内を冷媒が通っても蓄冷が行なわれることなく、冷凍サイクルの能力を全てブラインの冷却に使用することができ、蓄冷による冷却性能低下を防止することができる。
【００１２】
また、定常時のように冷却能力があまり必要ない時には、冷凍サイクルの能力のうち、ブラインの冷却と、残りの能力を蓄冷材（２３ｃ）への蓄冷に使用することができる。
【００１３】
これにより、加冷側の冷凍サイクル（Ｃ）においては、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを適宜に行なうことができ、受冷側のブライン回路（Ｂ）においても、ブライン冷媒熱交換器（２４）と蓄冷器（２３）とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、ブライン回路（Ｂ）において、ブライン冷媒熱交換器（２４）から蓄冷器（２３）へブラインが流れるよう直列に接続したことを特徴とする。これは、例えばブライン回路（Ｂ）を本発明とは逆に、蓄冷器（２３）からブライン冷媒熱交換器（２４）へブラインが流れるよう接続した場合、温度の高いブラインがまず蓄冷器（２３）に流入するため、低負荷の蓄冷運転時に冷凍サイクルで蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷した熱をすぐにブライン側で取り出してしまう。
【００１５】
その結果、ブライン冷媒熱交換器（２４）では熱交換があまり行なわれず、蓄冷器（２３）で蓄冷材（２３ｃ）を介して冷媒とブラインとが熱交換されることとなり、蓄冷材（２３ｃ）への蓄冷が行なわれなくなってしまうだけでなく、冷却効率が悪くなってしまう。
【００１６】
これに対して、本発明のようにブライン冷媒熱交換器（２４）から蓄冷器（２３）へブラインが流れるように接続した場合、ブライン冷媒熱交換器（２４）で冷却されたブラインが蓄冷器（２３）に入るため、蓄冷材（２３ｃ）の熱が使われることなく蓄冷が可能となり冷却効率を悪くすることがない。ちなみに、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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施形態における蓄冷式冷凍サイクル装置の模式図である。尚、本実施形態は本発明の蓄冷式冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した例である。１は車両用空調ユニットであり、空調ダクト２は車室内に空調空気を導く空調用通路を構成している。
【００１８】
空調ダクト２の一端側には、内気を吸入する内気吸入口４と外気を吸入する外気吸入口５とが設けられており、両吸入口４・５は内外気切り替えドア６により切り替え開閉される。また、上記吸入口４・５に隣接して、空調ダクト２内に空気を送風する送風機３が設置されており、この送風機３はモータ３ａと、このモータ３ａにより駆動される遠心ファン３ｂとにより構成されている。
【００１９】
一方、空調ダクト２の他端側には車室内へ通ずる複数の吹き出し口７・８・９が形成されており、これらの吹き出し口７・８・９はそれぞれの吹き出し口切り替えドア１０・１１・１２により切り換えて開閉される。
【００２０】
冷凍サイクルは、エンジン４０の動力により駆動されて冷媒を圧送するコンプレッサ２０と、冷媒の熱を放熱するコンデンサ２１と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としてのオリフィスチューブ（固定絞り）２２と、冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器２４と、冷媒を気液分離するアキュームレータ２５とを環状に接続したアキュームレータ冷凍サイクルＡとなっている。２１ａはコンデンサ２１に冷却風を供給する電動ファンである。
【００２１】
ブライン冷媒熱交換器２４は、図４に示すように、冷凍サイクルの冷媒回路２４ａとブライン回路２４ｂとを交互に積層して形成されており、冷媒とブラインとが直接熱交換可能となっている。尚、図示しないが２重管構造の熱交換器であっても良い。
【００２２】
また、ブライン回路Ｂとして、ブラインを圧送するブライン循環手段としてのブラインポンプ３０と、上記ブライン冷媒熱交換器２４と、ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器として本実施形態では空調空気を冷却する室内熱交換器３１とを環状に接続している。また、２３は、冷媒回路２３ａで冷媒を蒸発させて密閉容器内に充填された蓄冷材２３ｃに蓄冷すると共に、冷媒の循環が停止した場合にはその蓄冷材２３ｃが蓄冷した冷熱でブライン回路２３ｂにてブラインを冷却する構造となった蓄冷器である。
【００２３】
蓄冷材２３ｃとしては、蓄冷温度が低いと冷凍サイクルで蓄冷する時の温度が低くなるため効率が悪くなり、蓄冷温度が高いと利用時の冷熱温度が高くなり冷却に適さなくなるため、蓄冷温度が５〜１０℃程度のパラフィン系の蓄冷材を用いている。
【００２４】
図２・３は、本発明に係わる蓄冷器２３の構造概要図であり、図２では積層構造の熱交換器２３内に、冷媒回路２３ａと蓄冷材部分２３ｃとブライン回路２３ｂとが交互に形成されている。また、図３に示すように、タンク２３ｄ内にチューブ＆フィンタイプ（２３ｅはフィンを示す）の冷媒回路２３ａとブライン回路２３ｂとを並列に設け、蓄冷材２３ｃでタンク２３ｄ内を充填したような蓄冷器２３であっても良い。
【００２５】
尚、本実施形態の特徴として、上記冷凍サイクルＡおよびブライン回路Ｂにおいて、上記ブライン冷媒熱交換器２４と上記蓄冷器２３とを直列に接続している。また、ブライン回路Ｂにおいては、ブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３へブラインが流れるように接続している。
【００２６】
次に、本装置を用いた場合の各運転モード時における作動を説明する。図５は、図１の装置における冷媒とブラインとの熱交換状況を説明する説明図であり、蓄冷器２３およびブライン冷媒熱交換器２４の部分のみを表している。
【００２７】
（Ａ）高負荷運転
クールダウン時のような高負荷時の作動状態を図５（Ａ）に示す。室内の熱負荷が高いため、ブライン冷媒熱交換器２４に入るブライン温度は高く（２５℃）、熱交換を行なう冷凍サイクル側の冷媒飽和温度は低く（０℃）なっている。冷媒飽和温度が蓄冷温度より低いため、蓄冷材２３ｃへの蓄冷も行なう。そして、ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインは冷媒により冷却される（１５℃）と共に、蓄冷器２３に入ると蓄冷材２３ｃにより冷却され（５℃）室内器へ戻る。
【００２８】
一方、冷媒は蓄冷器２３に入り（０℃）、蓄冷を行なって蒸発しながらブライン冷媒熱交換器２４に入り（０℃）、ブラインと熱交換を行なって冷媒が完全に蒸発して（０℃）コンプレッサ２０に戻る。したがって、クールダウンのような高負荷時には、蓄冷器２３で蓄冷材２３ｃを介して冷却行ないつつ、ブライン冷媒熱交換器２４でも冷却を行なうこととなる。
【００２９】
（Ｂ）低負荷運転（定常運転）
定常時のような低負荷時の作動状態を図５（Ｂ）に示す。室内の熱負荷が低いため、ブライン冷媒熱交換器２４に入るブライン温度は低く（１０℃）、熱交換を行なう冷凍サイクル側の冷媒飽和温度は低く（０℃）なっている。冷媒飽和温度が蓄冷温度より低いため、蓄冷材２３ｃが凝固して蓄冷が行われる。ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインは冷媒により冷却され（５℃）蓄冷器２３に入る。蓄冷器２３に入ったブラインは蓄冷温度より温度が低いため、蓄冷材２３ｃの冷熱はブラインに使われず（５℃）室内器へ戻る。
【００３０】
一方、冷媒は蓄冷器２３に入り（０℃）、蒸発をすると共に蓄冷材２３ｃを蓄冷するが、完全には蒸発せず気液２層の状態でブライン冷媒熱交換器２４に入る（０℃）。そしてブライン冷媒熱交換器２４でブラインと熱交換を行ない、冷媒が完全に蒸発して（０℃）コンプレッサに戻る。したがって、定常時のような室内の冷房能力があまり必要ない時には、冷凍サイクルの能力のうち室内冷房に必要な分から残った能力を蓄冷材２３ｃへの蓄冷に使用することができる。
【００３１】
このように、室内の熱負荷が高く、ブライン冷媒熱交換器２４へのブライン流入温度が高いほど、冷媒との温度差が大きいため、冷凍サイクルの能力はブライン冷却に多く使われ、蓄冷には少ししか使われない。逆に、室内の熱負荷が低く、ブライン冷媒熱交換器２４へのブライン流入温度が低いほど、冷媒との温度差が小さいため、冷凍サイクルの能力はブライン冷却よりも蓄冷に多く使われるようになる。したがって、室内の必要冷房性能に合わせて、冷凍サイクルの冷熱は使用され、余剰分が蓄冷に使用されることとなる。
【００３２】
（Ｃ）放冷運転
アイドリング停止時のようにコンプレッサ２０が停止し、蓄冷材２３ｃの冷熱で冷房する場合の作動状態を図５（Ｃ）に示す。冷凍サイクルは停止しているためブライン冷媒熱交換器２４で熱交換は行なわない。よって、ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインはそのまま蓄冷器２３に流入する（１０℃）。そして、蓄冷温度よりブライン温度が高いため蓄冷材２３ｃが融解し、ブラインを冷却する（５℃）。したがって、アイドルリング停止等で冷凍サイクルが停止すれば、自然に蓄冷した冷熱が室内冷房に使用され室内温度を維持することができる。
【００３３】
以上のことから、本実施形態の構成とすることにより、特別な制御や制御機器を設けて、冷媒回路およびブライン回路を高負荷運転時・低負荷運転時・放冷運転時に切り換えることなく、高負荷の時はブライン冷却優先となり、低負荷の時は余剰能力で蓄冷を行なうことができ、冷凍サイクル停止時はブライン冷却を維持するべく蓄冷の冷熱を使うことが可能となる。
【００３４】
但し、本実施形態のように冷凍サイクルをアキュームレータサイクルＡとする場合、アキュームレータ２５の作用によりコンプレッサ２０入口の過熱度は常に０となるように制御されるため、冷媒の流れる順番は蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４であっても、ブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３であってもどちらでもよい。
【００３５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。まず、アキュームレータ冷凍サイクルＡおよびブライン回路Ｂにおいて、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続している。これにより、加冷側の冷凍サイクルＡにおいては、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを並行して行なうことができ、受冷側のブライン回路Ｂにおいても、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【００３６】
また、ブライン回路Ｂにおいては、ブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３へブラインが流れるよう直列に接続している。これは、例えばブライン回路Ｂを本発明とは逆に、蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４へブラインが流れるよう接続した場合、温度の高いブラインがまず蓄冷器２３に流入するため、低負荷の蓄冷運転時に冷凍サイクルで蓄冷材２３ｃに蓄冷した熱をすぐにブライン側で取り出してしまう。
【００３７】
その結果、ブライン冷媒熱交換器２４では熱交換があまり行なわれず、蓄冷器２３で蓄冷材２３ｃを介して冷媒とブラインとが熱交換されることとなり、蓄冷材２３ｃへの蓄冷が行なわれなくなってしまうだけでなく、冷却効率が悪くなってしまう。これに対して、本実施形態のようにブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３へブラインが流れるように接続した場合、ブライン冷媒熱交換器２４で冷却されたブラインが蓄冷器２３に入るため、蓄冷材２３ｃの熱が使われることなく蓄冷が可能となり冷却効率を悪くすることがない。
【００３８】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２・第３実施形態における蓄冷式冷凍サイクル装置の模式図である。上述の第１実施形態では冷凍サイクルをアキュームレータサイクルＡとしているが、本実施形態ではレシーバサイクルＣとしている点が異なる。具体的には第１実施形態のアキュームレータ２５の替わりにコンデンサ２１の交流に冷媒を気液分離するレシーバ２６を設け、減圧手段としてオリフィスチューブ２２の替わりに低負荷時には過熱度をとらないクロスチャージ方式の温度式膨張弁２７を用いている点のみ異なる。尚、２７ａは感温筒部分である。
【００３９】
このように、冷凍サイクルをレシーバサイクルＣにすると共に過熱度をとらないクロスチャージ膨張弁２７を用いることにより、冷凍サイクルは上述した第１実施形態のアキュームレータ冷凍サイクルＡと同様の作動となる。
【００４０】
これにより、加冷側の冷凍サイクルＣにおいては、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを並行して行なうことができ、受冷側のブライン回路Ｂにおいても、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【００４１】
また、通常の過熱度をとるガスチャージ膨張弁では、蓄冷器２３を後流側とすると過熱度を確保するため低圧圧力が低下し、効率が低下するが、クロスチャージ膨張弁２７を用いることにより、低負荷時には過熱度をとらないため、蓄冷器２３を後流にしても低圧圧力が下がることがなく、効率の低下も起こらない。
【００４２】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第２・第３実施形態における蓄冷式冷凍サイクル装置の模式図である。上述の第２実施形態とは、減圧手段としてクロスチャージ方式の温度式膨張弁２７の替わりに、通常の過熱度をとるガスチャージ膨張弁２８を用いている点のみ異なる。尚、２８ａは感温筒部分である。そして、レシーバ冷凍サイクルＣにおいては蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４へ冷媒が流れるように接続している。
【００４３】
次に、本装置を用いた場合の各運転モード時における作動を説明する。図７は、図６の装置における冷媒とブラインとの熱交換状況を説明する説明図であり、蓄冷器２３およびブライン冷媒熱交換器２４の部分のみを表している。
【００４４】
（Ａ）高負荷運転
クールダウン時のような高負荷時の作動状態を図７（Ａ）に示す。室内の熱負荷が高いため、ブライン冷媒熱交換器２４に入るブライン温度は高く（２５℃）、熱交換を行なう冷凍サイクル側の冷媒飽和温度も高く（１０℃）なっている。冷媒飽和温度が蓄冷温度より高いため、蓄冷材２３ｃへの蓄冷は行なわれない。よって、ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインは冷媒により冷却され（１５℃）蓄冷器２３に入るが、熱交換は行なわれず（１５℃）室内器へ戻る。
【００４５】
一方、冷媒は蓄冷器２３に入る（１０℃）が、蓄冷は行なわれないため熱交換は行なわれずにそのままブライン冷媒熱交換器２４に入る（１０℃）。そして、ブライン冷媒熱交換器２４でブラインと熱交換を行ない、冷媒が完全に蒸発して過熱度をとり（２０℃）コンプレッサ２０に戻る。したがって、クールダウンのような高負荷時には、蓄冷器２３内を冷媒が通っても蓄冷が行なわれることがなく、冷凍サイクルの能力を全てブラインの冷却に使用することができ、蓄冷によるブライン冷却の性能低下を防止することができる。
【００４６】
（Ｂ）低負荷運転（定常運転）
定常時のような低負荷時の作動状態を図７（Ｂ）に示す。室内の熱負荷が低いため、ブライン冷媒熱交換器２４に入るブライン温度も低く（１０℃）、熱交換を行なう冷凍サイクル側の冷媒飽和温度も低く（０℃）なる。冷媒飽和温度が蓄冷温度より低いため、蓄冷材２３ｃが凝固して蓄冷が行われる。よって、ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインは冷媒により冷却され（５℃）蓄冷器２３に入る。蓄冷器２３に入ったブラインは蓄冷温度より温度が低いため、蓄冷材２３ｃの冷熱はブラインに使われず（５℃）室内器へ戻る。
【００４７】
一方、冷媒は蓄冷器２３に入り（０℃）、蒸発をすると共に蓄冷材２３ｃを蓄冷するが、完全には蒸発せず気液２層の状態でブライン冷媒熱交換器２４に入る（０℃）。そしてブライン冷媒熱交換器２４でブラインと熱交換を行ない、冷媒が完全に蒸発して過熱度をとり（１０℃）コンプレッサに戻る。したがって、定常時のような室内の冷房能力があまり必要ない時には、冷凍サイクルの能力のうち室内冷房に必要な分から残った能力を蓄冷材２３ｃへの蓄冷に使用することができる。
【００４８】
このように、室内の熱負荷が高く、ブライン冷媒熱交換器２４へのブライン流入温度が高いほど、冷媒との温度差が大きいため、冷凍サイクルの能力はブライン冷却に多く使われ、蓄冷には少ししか使われない。逆に、室内の熱負荷が低く、ブライン冷媒熱交換器２４へのブライン流入温度が低いほど、冷媒との温度差が小さいため、冷凍サイクルの能力はブライン冷却よりも蓄冷に多く使われるようになる。したがって、室内の必要冷房性能に合わせて、冷凍サイクルの冷熱は使用され、余剰分が蓄冷に使用されることとなる。
【００４９】
（Ｃ）放冷運転
アイドリング停止時のようにコンプレッサ２０が停止し、蓄冷材２３ｃの冷熱で冷房する場合の作動状態を図７（Ｃ）に示す。冷凍サイクルは停止しているためブライン冷媒熱交換器２４で熱交換は行なわない。よって、ブライン冷媒熱交換器２４に入ったブラインはそのまま蓄冷器２３に流入する（１０℃）。そして、蓄冷温度よりブライン温度が高いため蓄冷材２３ｃが融解し、ブラインを冷却する（５℃）。したがって、アイドルリング停止等で冷凍サイクルが停止すれば、自然に蓄冷した冷熱が室内冷房に使用され室内温度を維持することができる。
【００５０】
以上のことから、本実施形態の構成とすることにより、特別な制御や制御機器を設けて、冷媒回路およびブライン回路を高負荷運転時・低負荷運転時・放冷運転時に切り換えることなく、高負荷の時はブライン冷却優先となり、低負荷の時は余剰能力で蓄冷を行なうことができ、冷凍サイクル停止時はブライン冷却を維持するべく蓄冷の冷熱を使うことが可能となる。
【００５１】
ちなみに、本発明とは逆にブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３へ冷媒が流れるように接続した場合、冷凍サイクルＣは膨張弁２８により、コンプレッサ２０の吸入冷媒が所定の過熱度（例えば１０℃）をとるように冷媒流量を制御しているため、蓄冷器２３と熱交換を行ない過熱度をとるために、冷媒飽和温度は蓄冷温度（例えば７℃）より１０℃程度低下（−３℃）してバランスしてしまい、冷凍サイクルＣの低圧圧力が低下して効率が悪くなってしまう。
【００５２】
一方、本実施形態のように蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４の順で冷媒を流せば、温度の高いブラインと熱交換が行われるため、低圧圧力の低下はなく、効率よく蓄冷が可能となる。以上のことから、冷媒側は蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４の順とし、ブライン側はブライン冷媒熱交換器２４から蓄冷器２３の順に流すことで効率よく蓄冷が可能となる。
【００５３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。このように、冷凍サイクルをレシーバサイクルＣにすると共に過熱度をとったガスチャージ膨張弁２７を用いることにより温度勾配が発生するが、蓄冷器２３からブライン冷媒熱交換器２４へ冷媒が流れるように接続することにより、クールダウンのような高負荷時には、蓄冷器２３内を冷媒が通っても蓄冷が行なわれることなく、冷凍サイクルの能力を全てブラインの冷却に使用することができ、蓄冷による冷却性能低下を防止することができる。
【００５４】
また、定常時のように冷却能力があまり必要ない時には、冷凍サイクルの能力のうち、ブラインの冷却と、残りの能力を蓄冷材２３ｃへの蓄冷に使用することができる。
【００５５】
これにより、加冷側の冷凍サイクルＣにおいては、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、冷却と蓄冷とを適宜に行なうことができ、受冷側のブライン回路Ｂにおいても、ブライン冷媒熱交換器２４と蓄冷器２３とを直列に接続しているため、いずれかから適宜に受冷を行なうことより、特別な制御や制御機器を設けることなく冷却・蓄冷・放冷が適宜に行なわれる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上述した実施形態は、本発明の蓄冷式冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエンジンもしくはエンジンの替わりに電動モータでコンプレッサを駆動する屋内用空調装置等に適用し、冷却能力に余裕がある時に蓄冷を行ない、蓄冷材からの放冷で冷却が賄える時には省エネルギーとしてコンプレッサの駆動を停止するように用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における蓄冷式冷凍サイクル装置の模式図である。
【図２】本発明に係わる蓄冷器の構造概要図である。
【図３】本発明に係わる他の蓄冷器の構造概要図である。
【図４】本発明に係わるブライン冷媒熱交換器の構造概要図である。
【図５】図１の装置における冷媒とブラインとの熱交換状況を説明する説明図である。
【図６】本発明の第２・第３実施形態における蓄冷式冷凍サイクル装置の模式図である。
【図７】図６の装置における冷媒とブラインとの熱交換状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
２０　コンプレッサ
２１　コンデンサ
２２　オリフィスチューブ（減圧手段）
２３　蓄冷器
２３ｃ　蓄冷材
２４　ブライン冷媒熱交換器
２５　アキュームレータ
２６　レシーバ
２７　クロスチャージ方式の温度式膨張弁（減圧手段）
２８　ガスチャージ方式の温度式膨張弁（減圧手段）
３０　ブラインポンプ（ブライン循環手段）
３１　室内熱交換器（ブライン熱交換器）
Ａ　アキュームレータ冷凍サイクル
Ｂ　ブライン回路
Ｃ　レシーバ冷凍サイクル

Claims

冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、前記冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２２）、前記冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）、前記冷媒を気液分離するアキュームレータ（２５）を環状に接続したアキュームレータ冷凍サイクル（Ａ）と、
前記ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）、前記ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、
前記冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、前記冷媒の循環が停止した場合には前記蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にて前記ブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
前記アキュームレータ冷凍サイクル（Ａ）および前記ブライン回路（Ｂ）において、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）と前記蓄冷器（２３）とを直列に接続したことを特徴とする蓄冷式冷凍サイクル装置。
冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、前記冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、前記冷媒を気液分離するレシーバ（２６）、前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２７）、前記冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）を環状に接続したレシーバ冷凍サイクル（Ｃ）と、
前記ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）、前記ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、
前記冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、前記冷媒の循環が停止した場合には前記蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にて前記ブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
前記減圧手段（２７）として低負荷時には過熱度をとらないクロスチャージ方式の温度式膨張弁（２７）を用いると共に、前記レシーバ冷凍サイクル（Ｃ）および前記ブライン回路（Ｂ）において、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）と前記蓄冷器（２３）とを直列に接続したことを特徴とする蓄冷式冷凍サイクル装置。
冷媒を圧送するコンプレッサ（２０）、前記冷媒の熱を放熱するコンデンサ（２１）、前記冷媒を気液分離するレシーバ（２６）、前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（２８）、前記冷媒を蒸発させて二次冷媒であるブラインを冷却するブライン冷媒熱交換器（２４）を環状に接続したレシーバ冷凍サイクル（Ｃ）と、
前記ブラインを圧送するブライン循環手段（３０）、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）、前記ブラインにて対象流体を冷却するブライン熱交換器（３１）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）と、
前記冷媒を蒸発させて蓄冷材（２３ｃ）に蓄冷すると共に、前記冷媒の循環が停止した場合には前記蓄冷材（２３ｃ）が蓄冷した冷熱にて前記ブラインを冷却する蓄冷器（２３）とを備える蓄冷式冷凍サイクル装置において、
前記減圧手段（２８）としてガスチャージ方式の温度式膨張弁（２８）を用いると共に、前記レシーバ冷凍サイクル（Ｃ）においては前記蓄冷器（２３）から前記ブライン冷媒熱交換器（２４）へ前記冷媒が流れるよう直列に接続し、前記ブライン回路（Ｂ）においては前記ブライン冷媒熱交換器（２４）と前記蓄冷器（２３）とを直列に接続したたことを特徴とする蓄冷式冷凍サイクル装置。
前記ブライン回路（Ｂ）において、前記ブライン冷媒熱交換器（２４）から前記蓄冷器（２３）へ前記ブラインが流れるよう直列に接続したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蓄冷式冷凍サイクル装置。