JP2010078258A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な冷媒量を抑制し、停止中の冷媒圧力の過剰な上昇を抑える。
【解決手段】冷凍サイクル装置１は、中パイプ８１、小パイプ８２、および大パイプ８３を有する。小パイプ８２の内径は、大パイプ８３の内径より小さく、しかも中パイプ８１の内径より小さい。Ｄ−Ｅ流路７４は、冷凍サイクル装置１が適切に運転されているとき、比較的高い冷媒密度を示す。Ｄ−Ｅ流路７４は、低圧系統に属するにもかかわらず、最小の小パイプ８２によって提供されている。したがって、必要冷媒量を少なく抑えることができる。さらに、少ない冷媒量は、冷媒圧力の過剰な上昇を抑制することを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、特許文献１および特許文献２に記載の冷凍サイクル装置が知られている。これら冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル装置への冷媒封入密度を適切に設定する試みがなされている。
国際公開第０２／０６６９０７号パンフレット 特許第３６６５３４６号公報

冷凍サイクル装置が適切に運転される所定の密度まで冷媒を封入すると、封入される冷媒量はサイクルの容積に依存する。このため、大量の冷媒を必要とし、冷媒の消費量が多くなるという問題点がある。

また、他の問題点として、冷媒の過剰高圧という問題点があった。例えば、環境温度に対して臨界温度が比較的低い冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）が用いられる場合、構成部品の温度の上昇に応じて冷媒圧力が上昇することがあった。例えば、車両用の冷凍サイクル装置においては、エンジン停止後の余熱によって、夏季の高い気温によって、あるいは強い日射によって、冷凍サイクル装置の構成部品が高温下に置かれる。このような高温下において冷凍サイクル装置が停止していると、冷凍サイクル装置の全体の冷媒圧力が上昇し、過剰な高圧状態に到達することがあった。

このような過剰高圧への対策として、例えば、構成部品の耐圧性の向上、あるいは高圧化を回避する付加装置の設置が検討されている。具体的には、冷凍サイクル装置に設けられるアキュムレータ等の容積を大きくして、十分な容積を確保することによって、高圧化を回避する手法がある。しかし、この手法では、アキュムレータの大型化、重量増加を招くという問題点があった。また、付加装置は、それ自体が冷凍サイクル装置の大型化、重量増加の原因となった。このように、耐圧性の向上、あるいは付加装置の設置は、構成部品の大型化、または重量増加を招くという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、少ない冷媒封入量でも適切に運転することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記問題点に鑑み、サイクル停止中の冷媒圧力の過剰な上昇を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。

請求項１に記載の発明は、圧縮機（１０）、放熱器（２０）、減圧器（３０、４３０、５３０）、および蒸発器（４０、４４０、５４０）を備える冷凍サイクル装置において、所定の内径をもつ中パイプ（８１）、中パイプより小さい内径をもつ小パイプ（８２）、および中パイプより大きい内径をもつ大パイプ（８３）を含む少なくとも３種のパイプを有し、放熱器（２０）から減圧器（３０、４３０、５３０）を経由して蒸発器（４０）へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に小パイプ（８２）を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置という技術的手段を採用する。放熱器（２０）から減圧器（３０、４３０、５３０）を経由して蒸発器（４０）へ冷媒を流す流路は、冷凍サイクル装置が適切に運転されるときの冷媒密度が比較的高い。この流路が小パイプによって提供される。この結果、冷凍サイクル装置が適切に運転されるために必要な冷媒量を抑制することができる。加えて、冷凍サイクル装置が停止中に、冷媒圧力の過剰な上昇を抑制することができるという付加的な効果が得られる。

請求項２に記載の発明は、減圧器（３０、４３０、５３０）の上流側の流路と下流側の流路との少なくとも一方に小パイプ（８２）を配置したという技術的手段を採用する。この発明によると、冷凍サイクル装置が適切に運転されるときの冷媒密度が比較的高い２つの流路の少なくとも一方が小パイプによって提供される。

請求項３に記載の発明は、小パイプ（８２）は、最小の内径をもつパイプであることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、冷凍サイクル装置に用いられるパイプの中でも最小のパイプが使用されるから、冷媒量をより少なく抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、圧縮機（１０）、放熱器（２０）、減圧器（３０、４３０、５３０）および蒸発器（４０、４４０、５４０）を備える冷凍サイクル装置において、圧縮機から放熱器へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、所定の内径を有する高圧パイプ（８１）と、蒸発器から圧縮機へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、高圧パイプより内径が大きい低圧パイプ（８３）と、減圧器から蒸発器へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、高圧パイプの内径と同一、またはより小さい内径をもつ導入パイプ（８１、８２）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置という技術的手段を採用する。減圧器から蒸発器へ冷媒を流す流路は、冷凍サイクル装置が適切に運転されるときの冷媒密度が比較的高い。この流路が導入パイプによって提供される。この流路は、減圧器を通過した後のいわゆる低圧系統に属するにもかかわらず、導入パイプ（８１、８２）は、高圧パイプの内径と同一、またはより小さい内径をもつ。この結果、冷凍サイクル装置が適切に運転されるために必要な冷媒量を抑制することができる。加えて、冷凍サイクル装置が停止中に、冷媒圧力の過剰な上昇を抑制することができるという付加的な効果が得られる。

請求項５に記載の発明は、さらに、放熱器（２０）と減圧器（３０、４３０、５３０）との間の冷媒と、蒸発器（４０、４４０、５４０）と圧縮機（１０）との間の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（６０）を備えるという技術的手段を採用する。内部熱交換器はその前後の冷媒密度に差を与える。内部熱交換器を備える冷凍サイクル装置においても、必要冷媒量を少なく抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、さらに、蒸発器（４０、４４０、５４０）の下流に設けられたアキュムレータ（５０）を備えるという技術的手段を採用する。アキュムレータを備える冷凍サイクル装置においても、必要冷媒量を少なく抑えることができる。

請求項７に記載の発明は、さらに、蒸発器（４４０、５４０）よりも放熱器（２０）に近い位置に配置された他の蒸発器（４０）を備えるという技術的手段を採用する。この発明では、放熱器から遠いために長い流路によって冷媒を導入することが必要な蒸発器と、放熱器に近いために短い流路によって冷媒を導入することが可能な他の蒸発器とを備える。長い流路を必要とする蒸発器への流路に、小パイプまたは導入パイプを備えることが、必要冷媒量を減少させるために有効である。両方の蒸発器への流路に、小パイプまたは導入パイプを備えてもよい。

請求項８に記載の発明は、さらに、冷媒は二酸化炭素であるという技術的手段を採用する。この発明によると、二酸化炭素を用いた冷凍サイクル装置を改良することができる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として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。

（第１実施形態）
第１実施形態では、本発明を車両用の空調装置の冷房用の冷凍サイクル装置１に適用した。図１は、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１の構成を示すブロック図である。図１において、冷凍サイクル装置１は、エンジンルームと車室とにまたがって配置されている。冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０と、放熱器２０と、減圧器３０と、蒸発器４０とを備える。さらに、冷凍サイクル装置１は、アキュムレータ５０と内部熱交換器６０とを備える。これらの構成部品は、冷媒を循環させる環状流路の上に配列されている。冷凍サイクル装置１には、冷媒として二酸化炭素が封入されている。冷凍サイクル装置１は、高圧系統の冷媒が超臨界状態となる超臨界冷凍サイクル装置である。

圧縮機１０は、冷媒を吸引し、圧縮した後に吐出する。圧縮機１０は、冷媒の循環方向に関して、蒸発器４０と放熱器２０との間に配置されている。圧縮機１０は、車両の内燃機関に搭載され、この内燃機関によって駆動される。圧縮機１０の吐出側と吸引側には、内燃機関の振動を吸収するために、可撓性のホース１１、１２が接続されている。これらホース１１、１２は、樹脂あるいはゴムを主材料とするホースによって提供されうる。ホース１１、１２は、圧縮機１０に属する部品としても把握することができる。ホース１１、１２の内径は、高圧流路、低圧流路として適切な数値に設定されている。ただし、ホース１１、１２の内径は、規格や製造上の制約によっても制限される。このため、ホースの内径を選択する自由度は低い。そこで、金属製の筒状部材であるパイプの内径を改善することによって、冷媒量の低減が図られている。

放熱器２０は、室外熱交換器である。放熱器２０は、冷媒の循環方向に関して、圧縮機１０の次に配置されている。放熱器２０は、車両のエンジンルームの空気入り口に配置される。このため、放熱器２０は、車室から離れて配置されている。放熱器２０は、冷媒と大気とを熱交換させる。

減圧器３０は、膨張器とも呼ばれる。減圧器３０は、冷媒の循環方向に関して、放熱器２０と蒸発器４０との間に配置されている。減圧器３０は、エンジンルーム内に配置される。減圧器３０は、放熱器２０から供給される高圧冷媒を減圧する。減圧器３０は、固定の絞り装置、あるいは可変のバルブ装置によって提供されうる。減圧器３０は、圧力制御弁である。減圧器３０は、開度可変のバルブと、放熱器２０の出口における冷媒圧力を感知して蒸気バルブの開度を調節するエレメントとを備える。減圧器３０は、圧縮機１０から放熱器２０を経由して減圧器３０に冷媒が流れる流路における冷媒圧力を、所定圧力に維持する機能を有している。

蒸発器４０は、室内熱交換器である。蒸発器４０は、冷媒の循環方向に関して、減圧器３０の次に配置されている。蒸発器４０は、車室内に設置されている。蒸発器４０は、車室内に向けて供給される空気と、冷媒とを熱交換させる。

アキュムレータ５０は、冷媒タンクである。アキュムレータ５０は、冷媒の循環方向に関して、蒸発器４０の次に配置されている。アキュムレータ５０は、エンジンルーム内に配置される。アキュムレータ５０は、蒸発器４０から供給される冷媒を、液成分とガス成分とに分離する。アキュムレータ５０は、液成分を貯留し、ガス成分を流出させる。

内部熱交換器６０は、放熱器２０と減圧器３０との間の高圧冷媒と、蒸発器４０と圧縮機１０との間の低圧冷媒とを熱交換させる。内部熱交換器６０は、エンジンルーム内に配置される。内部熱交換器６０は、高圧冷媒が流れる高圧部と、低圧冷媒が流れる低圧部とを有する。高圧部においては、高圧冷媒が冷却される。

冷凍サイクル装置１は、上述の複数の構成部品に加えて、それらを連結する複数の冷媒の流路を有する。以下の説明では、各流路は、その両端に位置する構成部品の記号を用いて表記される。例えば、圧縮機１０と放熱器２０とを接続する流路は、Ｃ−Ｒ流路７１と呼ばれる。Ｃ−Ｒ流路７１は、圧縮機１０から放熱器２０へ冷媒を流す流路である。Ｒ−Ｉ流路７２は、放熱器２０から内部熱交換器６０の高圧部へ冷媒を流す流路である。Ｉ−Ｄ流路７３は、内部熱交換器６０の高圧部から減圧器３０へ冷媒を流す流路である。Ｄ−Ｅ流路７４は、減圧器３０から蒸発器４０へ冷媒を流す流路である。Ｅ−Ａ流路７５は、蒸発器４０からアキュムレータ５０に冷媒を流す流路である。Ａ−Ｉ流路７６は、アキュムレータ５０から内部熱交換器６０の低圧部へ冷媒を流す流路である。Ｉ−Ｃ流路７７は、内部熱交換器６０の高圧部から圧縮機１０に冷媒を流す流路である。

それぞれの流路は、パイプまたはホースによって提供されている。複数のパイプは、アルミニウムあるいはステンレス等の金属製のパイプである。これらパイプは、曲げることが可能である。これらパイプは、所定形状に曲げられて、車両に敷設される。それぞれのパイプの両端には、ジョイントが設けられている。ジョイントは、構成部品に接続され、構成部品内の通路とパイプ内流路とを連通する。

冷凍サイクル装置１は、少なくとも３種のパイプを有する。そのひとつは、所定の内径をもつ中パイプ８１である。中パイプ８１は、冷凍サイクル装置１の高圧系統に使用することが可能な比較的小さい内径をもつ。他のひとつは、中パイプ８１より小さい内径をもつ小パイプ８２である。小パイプ８２は、冷凍サイクル装置１に含まれる複数のパイプの中で最も小さい内径をもつ最小パイプでもある。さらに他のひとつは、中パイプ８１より大きい内径をもつ大パイプ８３である。冷凍サイクル装置１が備える複数のパイプは、これら３種のパイプだけで提供されている。他の実施形態では、冷凍サイクル装置は、３種以上のパイプを備えることができる。

Ｃ−Ｒ流路７１と、Ｒ−Ｉ流路７２と、Ｉ−Ｄ流路７３とは、中パイプ８１によって提供される。Ｃ−Ｒ流路７１と、Ｒ−Ｉ流路７２と、Ｉ−Ｄ流路７３とは、高圧流路とも呼ばれ、それらを提供する中パイプ８１は、高圧パイプとも呼ばれる。

Ｄ−Ｅ流路７４は、小パイプ８２によって提供される。Ｄ−Ｅ流路７４だけが、小パイプ８２によって提供されている。Ｄ−Ｅ流路７４は、導入流路とも呼ばれる。導入経路７４を提供する小パイプ８２は、導入パイプとも呼ばれる。小パイプ８２は、高圧パイプとしての中パイプ８１の内径より小さい内径をもつ。Ｄ−Ｅ流路７４は、低圧系統に属する流路であるにもかかわらず、大パイプ８３より小さく、しかも中パイプ８１より小さい内径をもつ小パイプ８２によって提供されている。

Ｅ−Ａ流路７５と、Ａ−Ｉ流路７６と、Ｉ−Ｃ流路７７とは、大パイプ８３によって提供される。Ｅ−Ａ流路７５と、Ａ−Ｉ流路７６と、Ｉ−Ｃ流路７７とは、低圧流路とも呼ばれ、それらを提供する大パイプ８３は、低圧パイプとも呼ばれる。

圧縮機１０、放熱器２０、内部熱交換器６０、減圧器３０およびアキュムレータ５０は、エンジンルーム内に設置される。特に、減圧器３０は、放熱器２０の出口における冷媒圧力を目標圧力に制御することが望ましいから、放熱器２０の近傍に設けられることが望ましい。一方、蒸発器４０だけは、車室内に設置される。このように冷凍サイクル装置１は、放熱器２０の近傍に設置された減圧器３０を備えている。これら構成部品の車両上の搭載位置に起因して、Ｄ−Ｅ流路７４とＥ−Ａ流路７５とは、他の流路に比べて長い。

パイプ８１、８２、８３は、各流路に求められる耐圧性に応じた厚さを有している。中パイプ８１は、冷凍サイクル装置１の高圧系統に属するから、最も厚い壁を有する。小パイプ８２と大パイプ８３とは、冷凍サイクル装置１のうちの低圧系統に属するから、中パイプ８１より薄い壁を有する。

この冷凍サイクル装置１には、予め定められた量の冷媒が封入される。この封入量は、冷凍サイクル装置１を高負荷条件下で運転したときに、各経路における冷媒密度がほぼ図２に図示される値になるように、予め設定される。この封入量は、高負荷状態でも冷凍サイクル装置１が適切に運転できるために必要な必要冷媒量に、予備量を加えた量である。

図２は、冷凍サイクル装置１を運転しているときの各流路における冷媒密度を示すグラフである。図２は、車室内温度が高いなど高熱負荷状態にあり、しかも内燃機関がアイドリング状態にあるなど回転数が低い状態にある、いわゆる高負荷状態で得られた結果である。このような高負荷状態は、冷凍サイクル装置の中を循環する冷媒量が最も多くなることから選定されている。高負荷状態でも冷凍サイクル装置１が適切に運転できるために各流路に必要な冷媒密度が示されている。

グラフによると、低圧系統よりも高圧系統の冷媒密度が相対的に高い。さらに、経路７２、７３、７４における冷媒密度が、相対的に高い。よって、これら経路の容積を小さくすることが、冷凍サイクル装置１を適切に運転するために必要な冷媒量を低減するために有効である。さらに、比較的長い流路の内径を小さくすることが、容積を小さくするために有効である。Ｒ−Ｉ流路７２とＩ−Ｄ流路７３とは、エンジンルームに設置された流路であるため、比較的短い。一方、Ｄ−Ｅ流路７４は、エンジンルームから車室内にまで延びる流路であるため、Ｒ−Ｉ流路７２またはＩ−Ｄ流路７３より比較的長い。このため、Ｄ−Ｅ流路７４を小パイプ８２によって提供することが、冷凍サイクル装置１の容積を減少させるために有効である。

さらに、Ｄ−Ｅ流路７４は、減圧器３０によって減圧された冷媒を流し、減圧された冷媒は蒸発器４０において蒸発する。このため、Ｄ−Ｅ流路７４は、必要な流量を流すことができる内径が確保されれば、一定の圧力損失を伴うことが許容される。このため、Ｄ−Ｅ流路７４が小パイプ８２によって提供されても、冷凍サイクル装置１の性能への影響は小さく抑えられる。

冷凍サイクル装置１が運転されると、冷凍サイクル装置１の閉回路内を冷媒が循環する。圧縮機１０は冷媒を圧縮し、吐出する。圧縮機１０から吐出された冷媒は、放熱器２０、減圧器３０、および蒸発器４０の順で流れ、圧縮機１０に戻る。放熱器２０は、冷媒の熱を空気に放熱し、冷媒を冷却する。減圧器３０は、放熱器２０の出口における冷媒圧力を望ましい目標圧力に一致させるように弁開度を調節する。蒸発器４０は、冷媒を蒸発させ、車室内へ供給される空気を冷却する。内部熱交換器６０は、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換する。この内部熱交換器６０により、Ｒ−Ｉ流路７２内の冷媒密度より、Ｉ−Ｄ流路７３内の冷媒密度が高くなる。アキュムレータ５０は、余剰冷媒を液成分として蓄える。冷凍サイクル装置１の運転中、蒸発器４０から放熱器２０へ熱が運搬される。

冷凍サイクル装置１が停止すると、冷凍サイクル装置１内の冷媒圧力が均一化される。この均圧過程では、冷媒は、圧縮機１０内の隙間を通る。また、冷媒は、減圧器３０内の隙間、またはブリードポートを通ることもできる。このような停止中にエンジンルームおよび車室の一方または両方の温度が上昇すると、冷凍サイクル装置１の構成部品の温度が上昇し、冷媒の温度も上昇する。冷媒の温度が臨界温度を超えると温度に応じて冷媒圧力が上昇する。このとき、冷凍サイクル装置１内に封入された冷媒量が多いか、冷凍サイクル装置１内の容積が小さいと、冷媒圧力は過剰圧力に到達しやすい。このような過剰圧力は、冷凍サイクル装置１に種々の不具合を与えるおそれがある。例えば、過剰圧力が、リリーフ装置を作動させるおそれがある。また、冷凍サイクル装置１を再起動する際に、高圧側圧力の異常上昇を引き起こすことがある。さらに、冷凍サイクル装置１を再起動する際に、冷媒の圧力が高すぎて、再起動が妨げられることもある。

この実施形態では、停止中の過剰圧力は、必要冷媒量を少なく設定することによって発生しにくくされている。すなわち、Ｄ−Ｅ経路７４に小パイプ８２を用いることで、冷凍サイクル装置１を適切に運転するために必要な必要冷媒量を抑制している。この結果、冷凍サイクル装置１が停止しているときに構成部品の温度が上昇し、冷媒の温度が上昇することになっても、冷媒の圧力が過剰に上昇することが抑制される。しかも、高圧系統には中パイプ８１を用い、低圧系統の大部分には大パイプ８３を用いている。これら中パイプ８１と大パイプ８３とは、冷凍サイクル装置１内の容積を大きくするから、圧力上昇の抑制に貢献している。

この実施形態によると、放熱器２０から減圧器３０を経由して蒸発器４０へ冷媒を流す流路７２、７３、７４の少なくとも一部に小パイプ８２を配置したから、必要な冷媒量を抑制することができる。この必要な冷媒量とは、冷凍サイクル装置１を適切に運転するために必要な各流路の冷媒密度を実現する量である。この結果、冷媒消費量を抑制することができる。

また、必要冷媒量が少なく抑えられるから、冷凍サイクル装置１が停止している間に、冷媒の圧力が過剰に上昇することを抑制することができる。さらに、冷凍サイクル装置１の残部に、中パイプ８１および大パイプ８３を使用することにより、冷凍サイクル装置１内の容積を維持でき、冷媒圧力の過剰な上昇をより一層抑制することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置２の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

Ｄ−Ｅ流路７４に加えて、さらにＩ−Ｄ流路７３が小パイプ８２によって提供されている。Ｉ−Ｄ流路７３とＤ−Ｅ流路７４とは、減圧器３０とともに冷媒を減圧する機能を担うことができる。Ｄ−Ｅ流路７４とＩ−Ｄ流路７３だけが、小パイプ８２によって提供されている。この実施形態によると、上述の実施形態に加えて、運転中の冷媒密度が最も高いＩ−Ｄ流路７３の容積を減少させることができる。このため、上記実施形態よりもさらに必要冷媒量を少なく抑えることができる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る冷凍サイクル装置３の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

Ｉ−Ｄ流路７３が小パイプ８２によって提供されている。Ｄ−Ｅ流路７４は中パイプ８１によって提供されている。Ｉ−Ｄ流路７３だけが、小パイプ８２によって提供されている。この構成は、Ｉ−Ｄ流路７３が長い場合に好適である。運転中の冷媒密度が最も高いＩ−Ｄ流路７３の容積が減らされるため、必要冷媒量を少なく抑えることができる。加えて、Ｄ−Ｅ流路７４は、低圧系統に属する流路であるにもかかわらず、大パイプ８３より小さい内径をもつ中パイプ８１によって提供されている。このため、Ｄ−Ｅ流路７４の容積を減らすことができ、必要冷媒量を少なく抑えることができる。

Ｉ−Ｄ流路７３は、減圧器３０の上流側の流路である。Ｄ−Ｅ流路７４は、減圧器３０の下流側の流路である。Ｉ−Ｄ流路７３とＤ−Ｅ流路７４との少なくとも一方に小パイプ８２を配置することができる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係る冷凍サイクル装置４の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

冷凍サイクル装置４は、２つの蒸発器をもち、デュアルエアコン装置と呼ばれる。蒸発器４０は、第１蒸発器である。蒸発器４０は、車両の主空間としての前席に配置されたフロント空調装置に内に配置される。第２蒸発器４４０は、車両の副空間としての後席に配置されたリア空調装置に配置される。蒸発器４０は、第２蒸発器４４０よりも放熱器２０に近い位置に配置された他の蒸発器に相当する。減圧器３０と蒸発器４０とは、第１系統を構成している。Ｉ−Ｄ流路７３には分岐部４０１が設けられている。Ｅ−Ａ流路７５には合流部４０２が設けられている。分岐部４０１と合流部４０２との間に第２系統が接続されている。第２系統には、第２減圧器４３０と、第２蒸発器４４０とが配置される。第２減圧器４３０は、開度固定の絞りによって提供される。蒸発器４０を含む第１系統と、第２蒸発器４４０を含む第２系統とは、圧縮機１０および放熱器２０に対して並列に接続されている。第２のＩ−Ｄ流路４７３は、内部熱交換器６０から分岐部４０１を経由して第２減圧器４３０へ冷媒を流す経路である。第２Ｄ−Ｅ流路４７４は、第２減圧器４３０から第２蒸発器４４０へ冷媒を流す経路である。第２Ｅ−Ａ流路４７５は、第２蒸発器４４０から合流部４０２を経由してアキュムレータ５０へ冷媒を流す経路である。第２蒸発器４４０へ冷媒を導入するための第２Ｄ−Ｅ流路４７４は、Ｄ−Ｅ流路７４より長い。第２のＩ−Ｄ流路４７３には、開閉可能な電磁弁４９０が設けられる。電磁弁４９０は、第２系統に冷媒を流すときに開弁し、第２系統に冷媒を流す必要がないときに閉弁する。

Ｄ−Ｅ流路７４に加えて、さらに第２Ｄ−Ｅ流路４７４が小パイプ８２によって提供されている。Ｄ−Ｅ流路７４と第２Ｄ−Ｅ流路４７４だけが、小パイプ８２によって提供されている。

この実施形態によると、Ｄ−Ｅ流路７４より長い第２Ｄ−Ｅ流路４７４が小パイプ８２によって提供される。このため、冷凍サイクル装置４内の容積を効果的に減少させることができる。このため、２つの系統をもつ冷凍サイクル装置においても、必要冷媒量を少なく抑えることができる。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態に係る冷凍サイクル装置５の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

冷凍サイクル装置５は、２つの蒸発器をもち、デュアルエアコン装置と呼ばれる。蒸発器４０は、第１蒸発器として車両の主室としての前席に配置されたフロント空調装置に内に配置される。第２蒸発器５４０は、車両の副室としての後席に配置されたリア空調装置に配置される。蒸発器４０は、第２蒸発器５４０よりも放熱器２０に近い位置に配置された他の蒸発器に相当する。減圧器３０と蒸発器４０とは、第１系統を構成している。Ｉ−Ｄ流路７３には分岐部５０１が設けられている。Ｄ−Ｅ流路７４には合流部５０２が設けられている。分岐部５０１と合流部５０２との間には、第２減圧器５３０を含むバイパス流路が接続されている。第２減圧器５３０は、開度固定の絞りによって提供される。ただし、バイパス流路は、第２蒸発器５４０専用の導入流路を含んでいる。第２のＩ−Ｄ流路５７３は、内部熱交換器６０から分岐部５０１を経由して第２減圧器５３０へ冷媒を流す経路である。第２Ｄ−Ｅ流路５７４は、第２減圧器５３０から合流部５０２を経由して第２蒸発器５４０へ冷媒を流す経路である。Ｅ−Ｅ流路５７８は、第２蒸発器５４０から合流部５０２を経由して第１蒸発器４０へ冷媒を流す経路である。従って、第２蒸発器５４０と第１蒸発器４０とは、第２蒸発器５４０を上流側に位置させて、直列に接続されている。このため、フロント空調装置とリア空調装置との両方を運転する際には、第１蒸発器４０が第２蒸発器５４０の下流に位置する。第２蒸発器５４０を通る通路は、減圧器３０の前後をバイパスする回路に相当する。第２蒸発器５４０は放熱器２０からの距離が遠いため、第１蒸発器４０より長い配管が必要である。このため、放熱器に近い第１蒸発器４０に比べて、第２蒸発器５４０の配管における冷媒量を減少させることが、冷凍サイクル全体の冷媒量を低減する上で有効である。第２蒸発器５４０へ冷媒を導入するための第２Ｄ−Ｅ流路５７４は、Ｄ−Ｅ流路７４より長い。また、Ｅ−Ｅ流路５７８は、第１実施形態のＥ−Ａ流路７５より長い。この構成では、第１系統には、減圧器３０、第１蒸発器４０および第２蒸発器５４０が含まれる。第２系統には、第２減圧器５３０と第２蒸発器５４０とが含まれる。第２のＩ−Ｄ流路５７３には、開閉可能な電磁弁５９０が設けられる。電磁弁５９０は、第２系統に冷媒を流すときに開弁し、第２系統に冷媒を流す必要がないときに閉弁する。

Ｄ−Ｅ流路７４に加えて、さらに第２Ｄ−Ｅ流路５７４が小パイプ８２によって提供されている。Ｄ−Ｅ流路７４と第２Ｄ−Ｅ流路５７４だけが、小パイプ８２によって提供されている。なお、Ｄ−Ｅ流路７４のうち、合流部５０２と第1蒸発器４０との間は、比較的短く、第２蒸発器５４０に冷媒が流れる際には比較的大容積の冷媒が流れるので、中パイプ８１もしくは大パイプ８３によって提供されてもよい。また、Ｅ−Ｅ流路５７８は、小パイプ８２または中パイプ８１によって提供されてもよい。さらに、合流部５０２には、Ｅ−Ｅ流路５７８からＤ−Ｅ流路７４への流入だけを許容し、逆を阻止する逆止弁などの弁機構を設けてもよい。

この実施形態によると、Ｄ−Ｅ流路７４より長い第２Ｄ−Ｅ流路５７４が小パイプ８２によって提供される。このため、冷凍サイクル装置４内の容積を効果的に減少させることができる。このため、２つの系統をもつ冷凍サイクル装置においても、必要冷媒量を少なく抑えることができる。

（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態に係る冷凍サイクル装置６の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

冷凍サイクル装置６は、内部熱交換器を持たない。よって、Ｒ−Ｄ流路６７２は、放熱器２０から減圧器３０へ冷媒を流す流路である。Ａ−Ｃ流路６７６は、アキュムレータ５０から圧縮機１０へ冷媒を流す流路である。この実施形態においても、Ｄ−Ｅ流路７４を小パイプ８２によって提供することで、必要冷媒量を少なくすることができる。

（第７実施形態）
図８は、本発明の第７実施形態に係る冷凍サイクル装置７の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

冷凍サイクル装置７は、Ｉ−Ｄ流路７３に小パイプ８２を備える。さらに、Ｄ−Ｅ流路７４に大パイプ８３を備える。この構成は、Ｄ−Ｅ流路７４が比較的短く、Ｉ−Ｄ流路７３が比較的長い構成に好適である。この実施形態においても、Ｉ−Ｄ流路７３を小パイプ８２によって提供することで、必要冷媒量を少なくすることができる。

（第８実施形態）
図９は、本発明の第８実施形態に係る冷凍サイクル装置８の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付した。

冷凍サイクル装置８は、中パイプ８１と大パイプ８３だけを備え、小パイプ８２を備えていない。Ｄ−Ｅ流路７４は、中パイプ８１によって提供されている。すなわち、Ｄ−Ｅ流路７４は、低圧系統に属するにもかかわらず、高圧系統に使用されている中パイプ８１によって提供されている。この中パイプ８１は、導入パイプとも呼ばれる。この構成は、冷凍サイクル装置８に使用されるパイプの種類を減らすことができる。この実施形態においても、Ｄ−Ｅ流路７４を大パイプ８３によって構成する場合と比べて、必要冷媒量を少なくすることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、本発明は、冷凍用、暖房用、給湯用といった冷凍サイクル装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、エジェクタを備える冷凍サイクル装置に適用されてもよい。

また、本発明によると、放熱器２０から蒸発器４０に冷媒を流す複数の流路のいずれかひとつまたは複数を中パイプ８１と同じか、または中パイプ８１より小径の内径をもつパイプによって提供できる。例えば、Ｒ−Ｉ流路７２、Ｉ−Ｄ流路７３およびＤ−Ｅ流路７４のいずれかひとつまたは複数を小パイプ８２によって提供できる。よって、Ｒ−Ｉ流路７２だけを小パイプ８２によって提供してもよい。さらに、Ｒ−Ｉ流路７２、Ｉ−Ｄ流路７３およびＤ−Ｅ流路７４のすべてを小パイプ８２によって提供してもよい。

冷凍サイクル装置１は、中パイプ８１、小パイプ８２および大パイプ８３に加えて、さらに他の内径をもつパイプを備えていてもよい。この場合、ひとつの望ましい形態では小パイプ８２は最小の内径をもつが、他の形態においては２番目に小さい内径をもつことができる。

上述の実施形態において、指定された流路は、その全部が、小パイプ８２または導入パイプによって占有されることが望ましい。ただし、指令された流路の一部を、小パイプ８２または導入パイプより大きい内径をもつ補助パイプによって提供してもよい。かかる補助パイプは、当該流路の容積削減効果が損なわれない範囲で設けることができる。例えば、第２実施形態では、Ｄ−Ｅ流路７４とＩ−Ｄ流路７３との長さに関しての全部が小パイプ８２によって提供されていることが望ましい。ただし、Ｄ−Ｅ流路７４とＩ−Ｄ流路７３との長さに関しての大部分が小パイプ８２によって提供されていればよい。Ｄ−Ｅ流路７４とＩ−Ｄ流路７３との長さに関しての半分以下の一部分が補助パイプによって提供されていてもよい。このような補助パイプは、上述のすべての実施例に設けることができる。

第４実施形態において、Ｒ−Ｉ流路７２、Ｉ−Ｄ流路７３、第２のＩ−Ｄ流路４７３、Ｄ−Ｅ流路７４および第２Ｄ−Ｅ流路４７４のいずれかひとつまたは複数を小パイプ８２によって提供してもよい。例えば、第４実施形態に加えて、第２のＩ−Ｄ流路４７３を小パイプ８２によって提供してもよい。

第５実施形態において、Ｒ−Ｉ流路７２、Ｉ−Ｄ流路７３、第２のＩ−Ｄ流路５７３、Ｄ−Ｅ流路７４および第２Ｄ−Ｅ流路５７４のいずれかひとつまたは複数を小パイプ８２によって提供してもよい。例えば、第５実施形態に加えて、第２のＩ−Ｄ流路５７３を小パイプ８２によって提供してもよい。

第４実施形態および第５実施形態において、第２Ｄ−Ｅ流路４７４、５７４だけを小パイプ８２または中パイプ８１によって提供してもよい。この構成によると、Ｄ−Ｅ流路７４に比べて長い第２Ｄ−Ｅ流路４７４、５７４の容積が削減されるから、必要な冷媒量を抑制することができる。

本発明を適用した第１実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置が運転されるときの冷媒密度を示すグラフである。 本発明を適用した第２実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第３実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第４実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第５実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第６実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第７実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。 本発明を適用した第８実施形態の冷凍サイクル装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 冷凍サイクル装置、
１０ 圧縮機、
１１ ホース
１２ ホース
２０ 放熱器、
３０、４３０、５３０ 減圧器、
４０、４４０、５４０ 蒸発器、
５０ アキュムレータ、
６０ 内部熱交換器、
７１ Ｃ−Ｒ流路、
７２ Ｒ−Ｉ流路、
７３、４７３、５７３ Ｉ−Ｄ流路、
７４、４７４、５７４ Ｄ−Ｅ流路、
７５、４７５、５７９ Ｅ−Ａ流路、
７６ Ａ−Ｉ流路、
７７ Ｉ−Ｃ流路、
５７８ Ｅ−Ｅ流路、
６７２ Ｒ−Ｄ流路
６７６ Ａ−Ｃ流路
８１ 中パイプ
８２ 小パイプ
８３ 大パイプ
４９０、５９０ 電磁弁
４０１、５０１ 分岐部
４０２、５０２ 合流部

Claims (8)

1. 圧縮機（１０）、放熱器（２０）、減圧器（３０、４３０、５３０）、および蒸発器（４０、４４０、５４０）を備える冷凍サイクル装置において、
   所定の内径をもつ中パイプ（８１）、前記中パイプより小さい内径をもつ小パイプ（８２）、および前記中パイプより大きい内径をもつ大パイプ（８３）を含む少なくとも３種のパイプを有し、
   前記放熱器（２０）から前記減圧器（３０、４３０、５３０）を経由して前記蒸発器（４０）へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に前記小パイプ（８２）を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記減圧器（３０、４３０、５３０）の上流側の流路と下流側の流路との少なくとも一方に前記小パイプ（８２）を配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記小パイプ（８２）は、最小の内径をもつパイプであることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 圧縮機（１０）、放熱器（２０）、減圧器（３０、４３０、５３０）および蒸発器（４０、４４０、５４０）を備える冷凍サイクル装置において、
   前記圧縮機から前記放熱器へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、所定の内径を有する高圧パイプ（８１）と、
   前記蒸発器から前記圧縮機へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、前記高圧パイプより内径が大きい低圧パイプ（８３）と、
   前記減圧器から前記蒸発器へ冷媒を流す流路の少なくとも一部に配置され、前記高圧パイプの内径と同一、またはより小さい内径をもつ導入パイプ（８１、８２）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. さらに、前記放熱器（２０）と前記減圧器（３０、４３０、５３０）との間の冷媒と、前記蒸発器（４０、４４０、５４０）と前記圧縮機（１０）との間の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（６０）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
6. さらに、前記蒸発器（４０、４４０、５４０）の下流に設けられたアキュムレータ（５０）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
7. さらに、前記蒸発器（４４０、５４０）よりも前記放熱器（２０）に近い位置に配置された他の蒸発器（４０）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
8. さらに、前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。

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