JP2010127498A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部熱交換器を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、ＣＯＰを充分に向上させる。
【解決手段】放熱器１２から流出した高圧冷媒と蒸発器１６から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器１４にて、高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、温度式膨張弁１５の弁開度を調整する。これにより、内部熱交換器１４を設けることによるＣＯＰ向上効果を充分に得られるだけでなく、蒸発器１６のほぼ全域において、冷媒に効率的に冷凍能力を発揮させることができ、ＣＯＰを充分に向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱器から流出した高圧冷媒と蒸発器から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、放熱器から流出した高圧冷媒と蒸発器から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備える冷凍サイクル装置が開示されている。この種の冷凍サイクル装置では、内部熱交換器の作用によって、蒸発器入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を増大させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の向上を狙うことができる。

さらに、この特許文献１の冷凍サイクル装置では、内部熱交換器から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧装置として、蒸発器出口側から内部熱交換器入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒、あるいは、内部熱交換器出口側から圧縮機吸入側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、蒸発器へ流入する冷媒流量を調整する温度式膨張弁を採用している。

これにより、圧縮機へ吸入される冷媒を確実に気相状態として圧縮機の液圧縮の問題を回避している。
特開２００４−１７５２３２号公報

しかしながら、特許文献１の如く、減圧手段として、蒸発器出口側から内部熱交換器入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒、あるいは、内部熱交換器出口側から圧縮機吸入側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整する減圧装置を採用すると、内部熱交換器を設けた場合であっても、ＣＯＰを充分に向上させることができないという問題が生じる。

例えば、蒸発器出口側から内部熱交換器入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整する冷凍サイクル装置では、蒸発器内部のうち蒸発器出口側近傍の冷媒が気相冷媒となってしまう。このような蒸発器内部に気相冷媒のみが存在する領域（以下、ドライアウト領域という。）では、冷媒が顕熱分しか吸熱できず、蒸発潜熱分の吸熱ができなくなる。

従って、内部熱交換器を設けた分のＣＯＰ向上効果は得られるものの、蒸発器の全域において効率的に冷凍能力を発揮させることができないため、ＣＯＰを充分に向上させることができない。

一方、内部熱交換器出口側から圧縮機吸入側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整する冷凍サイクル装置では、内部熱交換器出口側冷媒の過熱度が調整されることになるので、内部熱交換器における熱交換量が制限されてしまう。

従って、蒸発器入口側の高圧冷媒のエンタルピを充分に低下させることができず、蒸発器にて発揮できる冷凍能力を効率的に増大させることができなくなるため、ＣＯＰを充分に向上させることができない。

本発明は、上記点に鑑み、内部熱交換器を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、ＣＯＰを充分に向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）吐出冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）にて放熱された冷媒を減圧させる減圧装置（１５）と、減圧装置（１５）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、放熱器（１２）から流出した高圧冷媒と蒸発器（１６）から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１４、２４）を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であって、
減圧装置（１５）は、内部熱交換器（１４、２４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（１５ａ）を有し、過熱度検出手段（１５ａ）により検出された検出過熱度が予め定めた範囲となるように、蒸発器（１６）へ流入する冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置を特徴とする。

これによれば、内部熱交換器（１４、２４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、減圧装置（１５）が蒸発器（１６）へ流入する冷媒流量を調整するので、内部熱交換器（１４、２４）の低圧冷媒が流れる流路のうち、過熱度検出手段（１５ａ）が過熱度を検出する部位よりも蒸発器（１６）側の上流側部位をドライアウト領域とすることができる。

従って、蒸発器（１６）出口側から内部熱交換器（１４、２４）入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整する場合に対して、蒸発器（１６）内部のドライアウト領域を縮小することができる。その結果、内部熱交換器（１４、２４）を設けることによるＣＯＰ向上効果を得られるだけでなく、蒸発器（１６）の広範囲の領域において効率的に冷凍能力を発揮させることができる。

さらに、内部熱交換器（１４、２４）出口側から圧縮機（１１）吸入側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整する場合のように、内部熱交換器（１４、２４）出口側冷媒の過熱度が調整されることがない。従って、内部熱交換器（１４、２４）の低圧冷媒が流れる流路のうち、過熱度検出手段（１５ａ）が過熱度を検出する部位よりも圧縮機（１１）側の下流側部位における熱交換量が制限されない。

これにより、蒸発器（１６）入口側の高圧冷媒のエンタルピを充分に低下させることができ、蒸発器（１６）にて発揮できる冷凍能力を効率的に増大させることができる。その結果、ＣＯＰを充分に向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、内部熱交換器（１４）は、減圧装置（１５）へ流入する高圧冷媒と蒸発器（１６）出口側の低圧冷媒とを熱交換させる第１熱交換部（１４１）、および、第１熱交換部（１４１）へ流入する高圧冷媒と第１熱交換部（１４１）から流出した低圧冷媒とを熱交換させる第２熱交換部（１４２）を有し、過熱度検出手段（１５ａ）は、第１熱交換部（１４１）と第２熱交換部（１４２）とを接続する接続部（１４３ｂ）を流通する低圧冷媒の過熱度を検出することを特徴とする。

これにより、具体的かつ容易に、過熱度検出手段（１５ａ）が内部熱交換器（１４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度を検出する構成を実現できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、内部熱交換器（２４）は、高圧冷媒を流通させる高圧側冷媒流路（２４ａ）と、低圧冷媒を流通させる低圧側冷媒流路（２４ｂ）とを有し、過熱度検出手段（１５ａ）は、低圧側冷媒流路（２４ｂ）を流通する低圧冷媒の過熱度を検出することを特徴とする。

これにより、具体的かつ容易に、過熱度検出手段（１５ａ）が内部熱交換器（２４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度を検出する構成を実現できる。

請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、減圧装置は、検出過熱度に応じて弁開度を変化させる温度式膨張弁（１５）であり、過熱度検出手段は、内部熱交換器（１４、２４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の温度を検知する感温部（１５ａ）を含んで構成されていてもよい。

このように減圧装置として温度式膨張弁（１５）を採用する冷凍サイクル装置において、蒸発器（１６）出口側から内部熱交換器（１４）入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整すると、圧縮機（１１）吸入冷媒および吐出冷媒の不必要な温度上昇を抑制するために、蒸発器（１６）出口側冷媒の過熱度を低く調整する必要が生じる。

このため、検出過熱度の変化に対する弁開度の変位量が多くなり、温度式膨張弁（１５）の弁体部のハンチングが懸念される。これに対して、感温部（１５ａ）が内部熱交換器（１４）にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度を検出すれば、不必要に蒸発器（１６）出口側冷媒の過熱度を低く調整する必要が生じないので、温度式膨張弁（１５）を採用する場合であっても弁体部のハンチングを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。

（第１実施形態）
図１、２により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車室内の空調を行う車両用空調装置に適用している。図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。この冷凍サイクル装置１０は、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、圧縮機１１の吐出冷媒圧力（高圧冷媒の圧力）が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成している。

圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機１１は、エンジンルーム内に配置されて、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。

なお、圧縮機１１としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを採用してもよい。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。

圧縮機１１の吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は、エンジンルーム内の車両前方側に配置されて、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒と冷却ファン１２ａにより送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。

なお、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、上述の如く、亜臨界サイクルを構成しているので、放熱器１２は冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、冷却ファン１２ａは、図示しない空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

放熱器１２の出口側には、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰冷媒を溜める受液器１３が設けられており、この受液器１３から液相冷媒が下流側へ導出される。もちろん、放熱器１２と受液器１３を一体的に構成してもよい。

さらに、放熱器１２として、冷媒を凝縮させる凝縮用熱交換部、凝縮用熱交換部から流出した冷媒を気液分離してサイクル内の余剰冷媒を溜める受液部、受液部から流出した飽和液相冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部を一体化させた、いわゆるサブクール型凝縮器を採用して、受液器１３を廃止してもよい。

受液器１３の液相冷媒流出口には、内部熱交換器１４が接続されている。内部熱交換器１４は、放熱器１２にて放熱された高圧冷媒（具体的には、受液器１３から流出した液相冷媒）と後述する蒸発器１６から流出した低圧冷媒とを熱交換させるものである。これにより、蒸発器１６入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を増大させて、ＣＯＰを向上させることができる。

より具体的には、本実施形態の内部熱交換器１４は、図１に示すように、第１熱交換部１４１および第２熱交換部１４２の２つに分割された熱交換部を有している。第１熱交換部１４１は、後述する温度式膨張弁１５へ流入する高圧冷媒と蒸発器１６から流出した低圧冷媒とを熱交換させるもので、第２熱交換部１４２は、第１熱交換部１４１へ流入する高圧冷媒と第１熱交換部１４１から流出した低圧冷媒とを熱交換させるものである。

それぞれの第１、第２熱交換部１４１、１４２としては、高圧側冷媒流路１４１ａ、１４２ａを形成する外側管の内側に低圧側冷媒流路１４１ｂ、１４２ｂを形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器構成等を採用できる。もちろん、低圧側冷媒流路１４１ｂ、１４２ｂを形成する外側管の内側に高圧側冷媒流路１４１ａ、１４２ａを形成する内側管を配置してもよい。

さらに、第１、第２熱交換部１４１、１４２の高圧側冷媒流路１４１ａ、１４２ａ同士および低圧側冷媒流路１４１ｂ、１４２ｂ同士は、それぞれ接続部１４３ａ、１４３ｂを介して接続されている。従って、受液器１３から流出した飽和液相冷媒は、第２熱交換部１４２の高圧側冷媒流路１４２ａ→接続部１４３ａ→第１熱交換部１４１の高圧側冷媒流路１４１ａの順に流れる。

また、第１熱交換部１４１の熱交換能力は、蒸発器１６から流出した冷媒が飽和気相冷媒となるときに、第１、第２熱交換部１４１、１４２の低圧側冷媒流路１４１ｂ、１４２ｂ同士を接続する接続部１４３ｂを流通する冷媒の過熱度が５℃以上、１０℃以下程度となるように設定されている。

一方、第２熱交換部１４２の熱交換能力は、蒸発器１６入口側冷媒のエンタルピを充分に低下させることができるように設定されている。このため、本実施形態では、第１熱交換部１４１の熱交換能力は、第２熱交換部１４２の熱交換能力に対して、低く設定されている。

内部熱交換器１４の高圧冷媒流出口（具体的には、第１熱交換部１４１の高圧側冷媒流路１４１ａの流出口）には、温度式膨張弁１５が接続されている。この温度式膨張弁１５は、放熱器１２および内部熱交換器１４にて冷却された冷媒を減圧させる減圧装置としての機能を果たすとともに、温度式膨張弁１５の下流側（低圧側）へ流出させる冷媒の流量を調整する流量調整手段としての機能を果たす。

より具体的には、温度式膨張弁１５は、第１、第２熱交換部１４１、１４２の低圧側冷媒流路１４１ｂ、１４２ｂ同士を接続する接続部１４３ｂを流通する冷媒の過熱度を検出する感温部１５ａを有している。

そして、この感温部１５ａの内部に接続部１４３ｂを流通する低圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部１５ａの内圧と接続部１４３ｂを流通する低圧冷媒の圧力とのバランスで弁開度（冷媒流量）を調整するようになっている。これにより、接続部１４３ｂを流通する冷媒の過熱度を予め定めた値に近づくように調整することができる。従って、本実施形態の感温部１５ａは、過熱度検出手段を構成している。

温度式膨張弁１５の冷媒出口側には、蒸発器１６が接続されている。蒸発器１６は、温度式膨張弁１５にて減圧膨張された低圧冷媒と送風ファン１６ａから送風された送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。送風ファン１６ａは、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

なお、この蒸発器１６および送風ファン１６ａは、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に搭載された図示しない空調ユニット内に配置されている。さらに、この空調ユニット内のうち蒸発器１６の空気流れ下流側には、蒸発器１６にて冷却された送風空気を再加熱する加熱手段が配置されている。この加熱手段としては、エンジン冷却水を熱源として送風空気を加熱するヒータコア等を採用できる。

従って、送風ファン１６ａから送風された送風空気は、蒸発器１６にて冷却された後、ヒータコアにて再加熱されることによって温度調整されて、蒸発器１６の空調対象空間である車室内空間へ吹き出される。

蒸発器１６の冷媒出口側には、内部熱交換器１４の低圧冷媒流入口（具体的には、第１熱交換部１４１の低圧側冷媒流路１４１ｂの流入口）が接続され、内部熱交換器１４の低圧冷媒流出口（具体的には、第２熱交換部１４２の低圧側冷媒流路１４２ｂの流出口）には、圧縮機１１の冷媒吸入口が接続されている。

従って、蒸発器１６から流出した冷媒は、第１熱交換部１４１の低圧側冷媒流路１４１ｂ→接続部１４３ｂ→第２熱交換部１４２の低圧側冷媒流路１４２ｂ→圧縮機１１吸入口の順に流れる。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上記した各種アクチュエータ１２ａ、１６ａ等の作動を制御する。

さらに、空調制御装置には、各種センサ群からの検出信号、および、車室内に設けられた空調操作パネル（図示せず）からの各種操作信号が入力される。この空調操作パネルには、車両用空調装置の作動要求信号を出力する作動スイッチ、車室内の目標温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられる。

次に、上述の構成における本実施形態の作動を、図２のモリエル線図により説明する。まず、操作パネルの作動スイッチが投入されて、圧縮機１１に車両走行用エンジンからの回転駆動力が伝達されると、圧縮機１１が作動する。

圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図２の１０１点）は、放熱器１２に流入し、冷却ファン１２ａによって送風された外気により冷却されて凝縮して、受液器１３にて気液分離される（図２の１０１点→１０２点）。受液器１３から流出した高圧液相冷媒は、内部熱交換器１４の第２熱交換部１４２→第１熱交換部１４１の順に流れ、そのエンタルピを低下させる（図２の１０２点→１０３点→１０４点）。

内部熱交換器１４から流出した高圧冷媒は、温度式膨張弁１５にて減圧膨張されて低圧冷媒となる（図２の１０４点→１０５点）。この際、温度式膨張弁１５は、内部熱交換器１４の接続部１４３ｂを流通する冷媒（図２の１０７点）の過熱度が予め定めた所定範囲（５℃以上、１０℃以下）となるように調整する。

蒸発器１６では、温度式膨張弁１５にて減圧された低圧冷媒が、送風ファン１６ａの送風空気から吸熱して蒸発する（図２の１０５点→１０６点）。これにより、車室内空間に吹き出される送風空気が冷却される。蒸発器１６から流出した低圧気相冷媒は、内部熱交換器１４の第１熱交換部１４１→第２熱交換部１４２の順に流れ（図２の１０６点→１０７点→１０８点）、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、以上の如く作動するので、内部熱交換器１４の作用によって、蒸発器１６にて発揮される冷凍能力を充分に増大させることができるだけでなく、蒸発器１６の全域において冷媒に効率的に吸熱能力を発揮させることができるので、冷凍サイクル装置のＣＯＰを充分に向上させることができる。

このことをより詳細に説明すると、本実施形態では、内部熱交換器１４の接続部１４３ｂを流通する冷媒、すなわち内部熱交換器１４にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、温度式膨張弁１５が蒸発器１６へ流入する冷媒流量を調整するので、第１熱交換部１４１の低圧冷媒流路１４１ｂ内部（図２の１０６点→１０７点）をドライアウト領域とすることができる。

この際、第１熱交換部１４１の熱交換能力が、蒸発器１６から流出した冷媒が飽和気相冷媒となるときに、接続部１４３ｂを流通する冷媒の過熱度が５℃以上、１０℃以下となるように設定されているので、蒸発器１６のほぼ全域（図２の１０５点→１０６点）にて、液相冷媒を蒸発させることができる。すなわち、蒸発器１６のほぼ全域において、冷媒が蒸発潜熱分の吸熱作用を発揮できる。

さらに、第２熱交換部１４２から流出した低圧冷媒の過熱度は調整されないので、第２熱交換部１４２における熱交換量は制限されない。従って、本実施形態の如く、第２熱交換部１４２の熱交換能力を、蒸発器１６入口側冷媒のエンタルピを充分に低下させるように設定することができる。

その結果、内部熱交換器１４を設けることによるＣＯＰ向上効果を充分に得られるだけでなく、蒸発器１６のほぼ全域において、冷媒に効率的に冷凍能力を発揮させることができ、ＣＯＰを充分に向上させることができる。

さらに、本実施形態のように、減圧装置として温度式膨張弁１５を採用する冷凍サイクル装置において、蒸発器１６出口側から内部熱交換器１４入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように調整すると、圧縮機１１吸入冷媒および吐出冷媒の不必要な温度上昇を抑制するために、蒸発器１１出口側冷媒の過熱度を低く調整する必要が生じる。

このため、検出過熱度の変化に対して弁開度の変位量が多くなり、温度式膨張弁１５のハンチングが懸念される。これに対して、本実施形態のように、内部熱交換器１４の接続部１４３ｂを流通する低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、温度式膨張弁１５が蒸発器１６へ流入する冷媒流量を調整すれば、不必要に冷媒の過熱度を低く調整する必要が生じず、温度式膨張弁１５を採用しても、ハンチングを抑制することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、２つの熱交換部を有する内部熱交換器１４を採用した例を説明したが、本実施形態では、図３に示すように、１つの熱交換部で構成された内部熱交換器２４を採用した例を説明する。なお、図３は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。図３では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。

本実施形態の内部熱交換器２４は、高圧側冷媒流路２４ａを通過する放熱器１２にて放熱された高圧冷媒（具体的には、受液器１３から流出した液相冷媒）と、低圧側冷媒流路２４ｂを通過する蒸発器１６から流出した低圧冷媒とを熱交換させるものである。

また、本実施形態の内部熱交換器２４は、低圧側冷媒流路２４ｂを形成する外側管の内側に高圧側冷媒流路２４ａを形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器を採用している。そして、過熱度検出手段である温度式膨張弁１５の感温部１５ａは、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂを流通する冷媒の温度と圧力に基づいて、低圧側冷媒流路２４ｂを流通する冷媒の過熱度を検出するようになっている。

より具体的には、温度式膨張弁１５の感温部１５ａは、低圧側冷媒流路２４ｂを外側管の表面に設けられている。さらに、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂを流通する低圧冷媒のうち、低圧側冷媒流路２４ｂの低圧冷媒出口側よりも低圧冷媒入口側に近い部位を流通する冷媒の過熱度を検出するようになっている。

このため、第１実施形態の内部熱交換器１４と同様に、内部熱交換器２４のうち、感温部１５ｂが過熱度を検出する部位よりも低圧冷媒流れ上流側の部位の熱交換能力は、感温部１５ｂが過熱度を検出する部位よりも低圧冷媒流れ下流側の部位の熱交換能力に対して低くなる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０を作動させると、第１実施形態と同様に、内部熱交換器１４の作用によって、蒸発器１６にて発揮される冷凍能力を充分に増大させることができるだけでなく、蒸発器１６の全域において冷媒に効率的に吸熱能力を発揮させることができるので、冷凍サイクル装置のＣＯＰを充分に向上させることができる。さらに、温度式膨張弁１５のハンチングを抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、減圧装置として温度式膨張弁１５を採用した例を説明したが、減圧装置はこれに限定されない。例えば、絞り開度（絞り通路面積）を変更する弁体部、および、この弁体部の絞り開度を可変制御する電動アクチュエータを有して構成される電気式膨張弁を採用してもよい。

この場合は、過熱度検出手段として、内部熱交換器１４、２４にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の圧力を検出する圧力センサ、および、この低圧冷媒の温度を検出する温度センサを採用することができる。そして、空調制御装置が検出された圧力および温度に基づいて、内部熱交換器１４、２４にて高圧冷媒と熱交換過程にある低圧冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、電気式膨張弁の作動を制御すればよい。

（２）上述の実施形態で説明した温度式膨張弁１５としては、外部均圧式、内部均圧式のいずれを採用してもよい。外部均圧式の場合は、冷媒の圧力を導くための均圧管も過熱度検出手段を構成する。内部均圧式の場合は、感温部１５ａおよび弁体部とを１つのハウジング内に収容した、いわゆるボックス型温度式膨張弁を採用できる。

（３）上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。例えば、炭化水素系冷媒、二酸化炭素等を用いてもよい。さらに、本発明の冷凍サイクル装置において、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

（４）上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、家庭用、業務用の定置型空調装置、あるいは、冷凍装置、冷蔵装置に適用してもよい。

（５）上述の実施形態では、内部熱交換器として、二重管方式の熱交換器を採用した例を説明したが、内部熱交換器の構成はこれに限定されない。例えば、高圧側冷媒流路を形成する冷媒配管と、低圧側冷媒流路を形成する冷媒配管の表面同士をろう付け等の接合手段によって接合して熱交換させる構成等を採用してもよい。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態の冷媒状態を示すモリエル線図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

符号の説明

１１ 圧縮機
１２ 放熱機
１４、２４ 内部熱交換器
１５ 温度式膨張弁
１５ａ 感温部
１６ 蒸発器
１４１ 第１熱交換部
１４２ 第２熱交換部
１４３ｂ 接続部
２４ａ 高圧側冷媒流路
２４ｂ 低圧側冷媒流路

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）吐出冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）にて放熱された冷媒を減圧させる減圧装置（１５）と、
   前記減圧装置（１５）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
   前記放熱器（１２）から流出した高圧冷媒と前記蒸発器（１６）から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１４、２４）を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であって、
   前記減圧装置（１５）は、前記内部熱交換器（１４、２４）にて前記高圧冷媒と熱交換過程にある前記低圧冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（１５ａ）を有し、前記過熱度検出手段（１５ａ）により検出された検出過熱度が予め定めた範囲となるように、前記蒸発器（１６）へ流入する冷媒流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記内部熱交換器（１４）は、前記減圧装置（１５）へ流入する前記高圧冷媒と前記蒸発器（１６）出口側の前記低圧冷媒とを熱交換させる第１熱交換部（１４１）、および、前記第１熱交換部（１４１）へ流入する前記高圧冷媒と前記第１熱交換部（１４１）から流出した前記低圧冷媒とを熱交換させる第２熱交換部（１４２）を有し、
   前記過熱度検出手段（１５ａ）は、前記第１熱交換部（１４１）と前記第２熱交換部（１４２）とを接続する接続部（１４３ｂ）を流通する前記低圧冷媒の過熱度を検出する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. 前記内部熱交換器（２４）は、前記高圧冷媒を流通させる高圧側冷媒流路（２４ａ）と、前記低圧冷媒を流通させる低圧側冷媒流路（２４ｂ）とを有し、
   前記過熱度検出手段（１５ａ）は、前記低圧側冷媒流路（２４ｂ）を流通する前記低圧冷媒の過熱度を検出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記減圧装置は、前記検出過熱度に応じて弁開度を変化させる温度式膨張弁（１５）であり、
   前記過熱度検出手段は、前記内部熱交換器（１４、２４）にて前記高圧冷媒と熱交換過程にある前記低圧冷媒の温度を検知する感温部（１５ａ）を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

Images