以下、本発明に係る小型冷凍サイクル装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、箱型に形成された筐体5内部に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル10を収容して構成されており、第1送風機25、第2送風機26からの送風空気を、冷凍サイクル10で温度調整して供給する。
当該小型冷凍サイクル装置1は、例えば、シート空調装置として利用可能であり、車両に配置されたシートの座面部と車室床面との間の小さなスペースに配置される。この場合に、小型冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクル10によって温度調整された空気を、シートを介して供給することで、シートに座った乗員の快適性を高めることができる。
筐体5は、シートの座面部と車室床面との間の小さなスペース内に配置可能な箱型に形成されており、小型冷凍サイクル装置1の外殻を構成している。筐体5の一面側(即ち、図1における前面側)は開放されており、小型冷凍サイクル装置1における空調風の吹出口として機能する。
筐体5の吹出口と対向する面には、第1送風機25及び第2送風機26が配置されている。第1送風機25は、冷凍サイクル10を構成する放熱部12における熱交換の対象である空気を送風し、本発明における第1送風部の一例である。第2送風機26は、冷凍サイクル10を構成する吸熱部14における熱交換の対象である空気を送風し、本発明における第2送風部の一例である。
尚、第1送風機25、第2送風機26としては、図1中に太線矢印で示す送風方向に送風することができれば、その方式は限定されるものではない。第1送風機25、第2送風機26として、軸流式送風機を用いても良いし、遠心多翼ファンを用いた送風機としても良い。又、第1送風機25、第2送風機26として、斜流式送風機、貫流式送風機を採用することも可能である。
そして、冷凍サイクル10は、筐体5の内部に収容されており、第1送風機25、第2送風機26から送風される送風空気を冷却或いは加熱する機能を果たす。そして、当該冷凍サイクル10は、圧縮機11と、放熱部12と、減圧部13と、吸熱部14とを有している。
図2に示すように、当該冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数に分岐させる分岐部21と、分岐部21によって分岐された冷媒が流れる複数の並列流路20と、複数の並列流路20から流出した冷媒を合流させて圧縮機11の吸込口へ導く合流部22とを有している。
第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1において、各並列流路20は、一組のプレート部材からなる並列流路ユニット30の内部に形成される。図1に示すように、並列流路ユニット30は、所定方向(即ち、図1における上下方向)に複数組積層されることによって、複数の並列流路20を形成している。
各並列流路ユニット30は、所定の間隔をあけて積層されており、各並列流路ユニット30の間には、コルゲートフィン27が配置されている。第1送風機25、第2送風機26からの送風空気は、この空間を介して流れ、並列流路20内を流れる冷媒と熱交換して加熱又は冷却される。
尚、当該冷凍サイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(例えば、R1234yf)や自然冷媒(例えば、R744)等を採用してもよい。更に、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
圧縮機11は、筐体5内部に配置されており、冷凍サイクル10において、冷媒を吸込し、圧縮して吐出する。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機として構成されている。この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。
圧縮機11を構成する電動モータは、図示しない空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御される。この電動モータとしては、交流モータ、直流モータの何れの形式を採用してもよい。そして、空調制御装置が電動モータの回転数を制御することによって、圧縮機構の冷媒吐出能力が変更される。
圧縮機11の吐出口には、分岐部21が接続されている。図2に示すように、分岐部21は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数の並列流路20に分岐させる。当該分岐部21は、後述する並列流路ユニット30における第1接続部32を複数接続することによって構成されている。
分岐部21における冷媒出口側には、放熱部12の流入口側が接続されている。図1に示すように、放熱部12は、筐体5内部において、第1送風機25の送風方向下流側に配置されており、複数の並列流路20の一部である第1熱交換流路34によって構成されている。
従って、当該放熱部12は、各第1熱交換流路34を流れる過程で、圧縮機11から吐出された高温高圧の吐出冷媒と、第1送風機25により送風された送風空気とを熱交換させることができ、送風空気に放熱して加熱することができる。即ち、放熱部12は、加熱用熱交換器として機能する。
放熱部12の流出口側には、減圧部13が配置されている。当該減圧部13は、放熱部12から流出した冷媒を減圧させる。図2に示すように、当該減圧部13は、複数の並列流路20の一部である減圧流路35によって構成されている。各減圧流路35は、例えば、固定絞りやキャピラリーチューブによって構成されており、各第1熱交換流路34から流出した冷媒を減圧させる。つまり、各減圧流路35は、第1実施形態に係る減圧部13の一部として機能する。
そして、減圧部13の出口側には、吸熱部14の流入口側が接続されている。図1に示すように、吸熱部14は、筐体5内部において、第2送風機26の送風方向下流側に配置されており、複数の並列流路20の一部である第2熱交換流路36によって構成されている。従って、当該吸熱部14は、各第2熱交換流路36を流れる過程で、減圧部13から流出した冷媒と、第2送風機26により送風された送風空気とを熱交換させ、冷媒に吸熱させて送風空気を冷却することができる。即ち、吸熱部14は、冷却用熱交換器として機能する。
吸熱部14の流出口側と圧縮機11の吸込口の間には、合流部22が接続されている。図2に示すように、合流部22は、吸熱部14を構成する複数の第2熱交換流路36から流出した冷媒を合流させて、圧縮機11の吸込口へ導く。当該合流部22は、後述する並列流路ユニット30における第2接続部37を複数接続することによって構成される。
次に、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1における並列流路ユニット30について、図面を参照しつつ説明する。上述したように、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、複数の並列流路ユニット30を所定方向に積層した状態で、筐体5内部に収容している。図3に示すように、並列流路ユニット30は、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて構成されており、その内部には、一つの並列流路20が形成される。
並列流路ユニット30内部に形成される一つの並列流路20は、放熱部12の一部として機能する第1熱交換流路34と、減圧部13の一部として機能する減圧流路35と、吸熱部14の一部として機能する第2熱交換流路36とを有して構成されている。そして、並列流路ユニット30は、第1熱交換流路34の流入口側に、分岐部21の一部を構成する第1接続部32を有している。又、並列流路ユニット30は、第2熱交換流路36の流出口側に、合流部22の一部を構成する第2接続部37を有している。
そして、並列流路20を構成する第1熱交換流路34、減圧流路35及び第2熱交換流路36と、第1接続部32と、第2接続部37は、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせることで、並列流路ユニット30の内部に形成される。
第1プレート部材31Aは、筐体5内部に収容可能なサイズに形成されたプレート状の部材であり、第1熱交換流路34Aと、減圧流路35Aと、第2熱交換流路36Aと、第1接続凹部32Aと、第2接続凹部37Aとを有している。当該第1プレート部材31Aは、熱伝導性の良好な材料(例えば、銅等)によって構成されている。
図3、図4に示すように、第1プレート部材31Aの中央部分には、開口部39Aが形成されており、当該開口部39Aは、並列流路ユニット30として積層された場合に、圧縮機11の配置スペースとして利用される。
第1熱交換流路34Aは、第1プレート部材31Aの開口部39Aに対して一方側(例えば、図3における右側)に配置されている。当該第1熱交換流路34Aは、第1プレート部材31Aの一面(例えば、図3、図4における下面)側において、蛇行状に曲がった溝として形成されており、並列流路ユニット30における第1熱交換流路34の一部(例えば、上側部分)を構成する。
第1熱交換流路34Aの流入口側には、第1接続凹部32Aが形成されている。第1接続凹部32Aは、板材に絞り加工を施すことによって、第1プレート部材31Aの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第1熱交換流路34Aとが接続されている。そして、椀状に形成された第1接続凹部32Aの突出部分には、連通穴33Aが形成されており、第1接続凹部32A内部との間を連通している。当該第1接続凹部32Aは、並列流路ユニット30における第1接続部32の一部を構成する。
第1熱交換流路34Aの流出口側には、減圧流路35Aが配置されている。減圧流路35Aは、第1プレート部材31Aの一面側において、蛇行状に曲がった細溝を有して形成されており、並列流路ユニット30における減圧流路35の一部(例えば、上側部分)を構成する。
減圧流路35Aの流出口側には、第2熱交換流路36Aが形成されている。第2熱交換流路36Aは、第1プレート部材31Aの開口部39Aに対して他方側(例えば、図3における左側)に配置されている。そして、第2熱交換流路36Aは、第1プレート部材31Aの一面側において、蛇行状に曲がった溝として形成されており、並列流路ユニット30における第2熱交換流路36の一部(例えば、上側部分)を構成する。
第2熱交換流路36Aの流出口側には、第2接続凹部37Aが形成されている。第2接続凹部37Aは、第1接続凹部32Aと同様に、板材に絞り加工を施すことによって、第1プレート部材31Aの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第2熱交換流路36Aとが接続されている。椀状に形成された第2接続凹部37Aの突出部分には、連通穴38Aが形成されており、第2接続凹部37A内部との間を連通している。当該第2接続凹部37Aは、並列流路ユニット30における第2接続部37の一部を構成する。
そして、第2プレート部材31Bは、筐体5内部に収容可能なサイズに形成されたプレート状の部材であり、第1プレート部材31Aと同じサイズで形成されている。当該第2プレート部材31Bは、熱伝導性の良好な材料によって構成されており、第1熱交換流路34Bと、減圧流路35Bと、第2熱交換流路36Bと、第1接続凹部32Bと、第2接続凹部37Bとを有している。
第2プレート部材31Bの中央部分には、開口部39Bが第1プレート部材31Aの開口部39Aに対応するサイズで形成されている。当該開口部39Bは、第1プレート部材31Aの開口部39Aと同様に、並列流路ユニット30として積層された場合に、圧縮機11の配置スペースとして利用される。
第1熱交換流路34Bは、第2プレート部材31Bの開口部39Bに対して一方側(例えば、図3における右側)に配置されている。当該第1熱交換流路34Bは、第2プレート部材31Bの一面(例えば、図3、図4における上面)側において、蛇行状に曲がった溝として形成されており、並列流路ユニット30における第1熱交換流路34の他の部分(例えば、下側部分)を構成する。
従って、図3、図4に示すように、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて並列流路ユニット30を組み立てると、第1熱交換流路34Aと第1熱交換流路34Bによって、管路状の第1熱交換流路34が並列流路ユニット30の内部に形成される。
第2プレート部材31Bにおいて、第1熱交換流路34Bの流入口側には、第1接続凹部32Bが配置されている。当該第1接続凹部32Bは、板材に絞り加工を施すことによって、第2プレート部材31Bの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第1熱交換流路34Bとが接続されている。椀状に形成された第1接続凹部32Bの突出部分には、連通穴33Bが形成されており、第1接続凹部32Bの内部と連通している。
図3に示すように、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて並列流路ユニット30を組み立てると、第1熱交換流路34の流入口側には、略球状の第1接続部32が第1接続凹部32Aと第1接続凹部32Bによって形成される。
この第1接続部32には、当該第1接続部32を貫通するように、連通穴33Aと連通穴33Bが形成されている。従って、図4に示すように、複数の並列流路ユニット30を積層した場合には、下側の並列流路ユニット30における連通穴33Aと、上側の並列流路ユニット30における連通穴33Bとを接続することができる。これにより、積層した複数の並列流路ユニット30の第1接続部32の間における冷媒の流れが許容される為、各第1接続部32は、分岐部21の一部として機能する。
そして、第2プレート部材31Bにおける第1熱交換流路34Bの流出口側には、減圧流路35Bが配置されている。当該減圧流路35Bは、第2プレート部材31Bの一面側において、第1プレート部材31Aにおける減圧流路35Aに対応して、蛇行状に曲がった細溝を有して形成されており、並列流路ユニット30における減圧流路35の他の部分(例えば、下側部分)を構成する。
従って、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて並列流路ユニット30を組み立てると、減圧流路35Aと減圧流路35Bによって、固定絞りやキャピラリーチューブのような管路状の減圧流路35が並列流路ユニット30の内部に形成される。即ち、減圧流路35Bは、小型冷凍サイクル装置1における減圧部13の一部を構成する。
第2プレート部材31Bにおける減圧流路35Bの流出口側には、第2熱交換流路36Bが形成されており、第2プレート部材31Bの開口部39Bに対して他方側(例えば、図3における左側)に配置されている。そして、当該第2熱交換流路36Bは、第2プレート部材31Bの一面側において、第1プレート部材31Aの第2熱交換流路36Aに対応するように蛇行状に曲がった溝として形成されており、並列流路ユニット30における第2熱交換流路36の他の部分(例えば、下側部分)を構成する。
図3、図4に示すように、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて並列流路ユニット30を組み立てると、第2熱交換流路36Aと第2熱交換流路36Bによって、管路状の第2熱交換流路36が並列流路ユニット30の内部に形成される。
そして、第2プレート部材31Bおける第2熱交換流路36Bの流出口側には、第2接続凹部37Bが形成されている。第2接続凹部37Bは、板材に絞り加工を施すことによって、第2プレート部材31Bの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第2熱交換流路36Bとが接続されている。椀状に形成された第2接続凹部37Bの突出部分には、連通穴38Bが形成されており、第2接続凹部37B内部との間を連通している。
図3に示すように、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bとを張り合わせて並列流路ユニット30を組み立てると、第2熱交換流路36の流出口側には、略球状の第2接続部37が形成される。
この第2接続部37には、当該第2接続部37を貫通するように、連通穴38Aと連通穴38Bが形成されている。従って、複数の並列流路ユニット30を積層した場合には、下側の並列流路ユニット30における連通穴38Aと、上側の並列流路ユニット30における連通穴38Bとを接続することができる。これにより、積層した複数の並列流路ユニット30の第2接続部37の間における冷媒の流れが許容される為、第2接続部37は、合流部22の一部として機能する。
尚、複数の並列流路ユニット30を積層した場合には、分岐部21を構成する複数の第1接続部32の内、一つの第1接続部32に対して、圧縮機11の吐出口側が接続されている。同様に、合流部22を構成する複数の第2接続部37の内、一つの第2接続部37に対して、圧縮機11の吸込口側が接続されている。
第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1においては、このように構成された並列流路ユニット30を複数組積層することによって、複数の並列流路20を介して、冷媒を循環させる回路構成が実現される。
又、図3、図4に示すように、開口部39A、開口部39Bを利用して圧縮機11を配置すれば、冷凍サイクル10を構成する圧縮機11、放熱部12、減圧部13、吸熱部14を、並列流路ユニット30に相当する範囲内に配置することができる。これにより、複数の並列流路20を有する冷凍サイクル10について、配置スペースの拡大を抑制することができ、シートの座面部と車室床面の間のような小さなスペースに配置可能な小型冷凍サイクル装置1を実現することができる。
続いて、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の空調運転時における各構成の作動態様について、図面を参照しつつ説明する。当該小型冷凍サイクル装置1は、空調運転の開始に伴って、圧縮機11と、第1送風機25及び第2送風機26の作動を開始する。
第1送風機25及び第2送風機26は、その作動開始に伴って、図1に太線矢印で示す送風方向へ送風する。第1送風機25から送風された空気は、積層された複数の並列流路ユニット30の間であって、各並列流路ユニット30における第1熱交換流路34の間を流れる。一方、第2送風機26から送風された空気は、複数の並列流路ユニット30の間であって、各並列流路ユニット30における第2熱交換流路36の間を流れる。
尚、各並列流路ユニット30の間には、コルゲートフィン27が配置されている為、第1送風機25、第2送風機26から送風された空気は、コルゲートフィン27の間も流れることはいうまでもない。
そして、圧縮機11は、その作動開始により、吸込冷媒を圧縮して、高温高圧の気相冷媒として吐出口から吐出する。上述したように、圧縮機11の吐出口には、分岐部21が接続されている為、高温高圧の気相冷媒は分岐部21内に流入する。
分岐部21は、積層されている複数の並列流路ユニット30の第1接続部32を、連通穴33A、連通穴33Bを利用して接続して構成されている。又、各第1接続部32は、並列流路ユニット30内に形成された並列流路20の一部である第1熱交換流路34と接続されている。従って、分岐部21は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数の並列流路20に分岐させることができる。
この時、分岐部21内に流入した冷媒は気相状態である為、分岐部21は、複数の並列流路20に対して、高温高圧の気相冷媒をほぼ均一に流入させることができる。即ち、当該小型冷凍サイクル装置1によれば、圧縮機11の吐出口側に分岐部21を接続して冷媒を分岐させることで、複数の並列流路20における冷媒の状態の差を小さくできる。
高温高圧の気相冷媒は、分岐部21から各並列流路20を構成する第1熱交換流路34内を流れる。この時、高温高圧の気相冷媒は、第1熱交換流路34の管壁を構成する第1プレート部材31A、第2プレート部材31B及びコルゲートフィン27を介して、第1送風機25から送風された空気と熱交換して、当該空気に放熱する。
これにより、第1送風機25からの送風空気は温められる。第1熱交換流路34は、冷凍サイクル10における放熱部12の一部として機能する。そして、第1熱交換流路34を流れる冷媒は、第1送風機25からの送風空気に対する放熱によって凝縮して液相状態になる。
そして、各並列流路ユニット30内の並列流路20において、第1熱交換流路34から流出した液相冷媒は、減圧流路35に流入する。当該減圧流路35は、固定絞りやキャピラリーチューブのような毛細管状に形成されている為、液相冷媒を気液二相状態に減圧膨張させる。
各並列流路20において、減圧流路35から流出した低温低圧の冷媒は、気液二相状態で第2熱交換流路36に流入し、第2熱交換流路36を流れる過程で蒸発する。この時、当該冷媒は、第2熱交換流路36の管壁を構成する第1プレート部材31A、第2プレート部材31B及びコルゲートフィン27を介して、第2送風機26から送風された空気と熱交換して、当該空気から吸熱する。
つまり、第2熱交換流路36は、冷凍サイクル10における吸熱部14の一部として機能する。これにより、小型冷凍サイクル装置1は、第2送風機26からの送風空気を冷却することができる。そして、冷媒は、第2熱交換流路36を流れる過程で蒸発する為、気相状態で第2熱交換流路36から流出する。
各並列流路20の第2熱交換流路36から流出した気相冷媒は、それぞれ第2接続部37内に流入する。上述したように、各第2接続部37は、連通穴38A、連通穴38Bを利用して相互に接続されており、合流部22を構成している。又、合流部22には、圧縮機11の吸込口側が接続されている。従って、合流部22は、各並列流路20から流出した気相冷媒を合流させて、圧縮機11の吸込口側に導くことができる。
ここで、各並列流路20は、何れも、第1熱交換流路34と、減圧流路35と、第2熱交換流路36とを、この順番で直列に接続した同一の構成である。又、分岐部21は圧縮機11から吐出された気相冷媒を各並列流路20に分岐させている為、複数の並列流路20における冷媒の状態の差は小さい。従って、当該小型冷凍サイクル装置1によれば、各並列流路20から合流部22へ流出する際においても、冷媒の状態の差を小さくできる。
この結果、当該小型冷凍サイクル装置1は、各並列流路20における第1熱交換流路34及び第2熱交換流路36の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。これに伴って、当該小型冷凍サイクル装置1は、より均一な温度分布の空調風を供給することができる。
以上説明したように、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル10を筐体5内部に収容して、第1送風機25、第2送風機26から送風される送風空気を温度調整して供給することができる。当該冷凍サイクル10は、圧縮機11と、放熱部12と、減圧部13と、吸熱部14とを有して構成されている。
図1、図2に示すように、冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数に分岐する分岐部21と、分岐部21によって分岐した冷媒が夫々並列に流れる複数の並列流路20と、複数の並列流路20から流出した冷媒を合流させ、圧縮機11へ流入させる合流部22とを有している。
更に、各並列流路20は、図2〜図4に示すように、放熱部12の一部を構成する第1熱交換流路34と、第1熱交換流路34から流出した冷媒を減圧させる減圧流路35と、吸熱部14の一部を構成する第2熱交換流路36とを直列に接続して構成されている。
このように構成することで、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、複数の並列流路20を有する冷凍サイクル10において、気相状態の冷媒を分岐・合流させる為、気液二相状態での冷媒の分岐・合流を抑制することができ、複数の並列流路20における液相冷媒と気相冷媒の割合の差を小さくすることができる。
この結果、当該小型冷凍サイクル装置1は、各並列流路20における第1熱交換流路34及び第2熱交換流路36の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。これにより、当該小型冷凍サイクル装置1は、第1送風機25、第2送風機26からの送風空気を適切に温度調整することができ、より均一な温度分布の空調風を供給することができる。
又、図1〜図4に示すように、当該小型冷凍サイクル装置1は、複数の並列流路20を有する冷凍サイクル10を筐体5内部に収容して構成されている為、シートの座面部と車室床面のような小さなスペースに配置可能としつつ、放熱部12及び吸熱部14における熱交換性能の低下を抑制することができる。即ち、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、装置自体の配置スペースの増大を抑えつつ、放熱部12及び吸熱部14における性能低下を抑制することができる。
そして、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1において、各並列流路20は、図3、図4に示すように、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bを張り合わせて構成される並列流路ユニット30内部に形成される。
即ち、第1プレート部材31Aと第2プレート部材31Bという一組のプレート部材を張り合わせることで、第1熱交換流路34、減圧流路35、第2熱交換流路36が直列に接続された一つの並列流路20を形成することができる。従って、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、第1熱交換流路34、減圧流路35、第2熱交換流路36を有する一つの並列流路20を効率よく形成することができる。
更に、当該小型冷凍サイクル装置1においては、複数の並列流路ユニット30を積層することによって、放熱部12、減圧部13、吸熱部14が構成される。放熱部12は、複数の並列流路ユニット30における第1熱交換流路34によって構成される。減圧部13は、複数の並列流路ユニット30における減圧流路35によって構成される。吸熱部14は、複数の並列流路ユニット30における第2熱交換流路36によって構成される。
これにより、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、複数の並列流路ユニット30を積層することによって、放熱部12、減圧部13、吸熱部14を構成することができるので、冷凍サイクル10の構成を、第1プレート部材31A等に相当する範囲内に確実に配置することができる。この結果、当該小型冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクル10の構成をコンパクトに配置することが可能となる為、小型冷凍サイクル装置1自体の小型化にも十分に対応することができる。
又、図3に示すように、各並列流路ユニット30は、第1熱交換流路34の流入口側に第1接続部32を有している。当該第1接続部32は、第1プレート部材31Aの第1接続凹部32Aと、第2プレート部材31Bの第1接続凹部32Bから構成される。更に、各並列流路ユニット30は、第2熱交換流路36の流出口側に第2接続部37を有している。当該第2接続部37は、第1プレート部材31Aの第2接続凹部37Aと、第2プレート部材31Bの第2接続凹部37Bから構成される。
そして、複数の並列流路ユニット30を積層した場合、複数の第1接続部32は、連通穴33A、連通穴33Bを利用して相互に接続され、分岐部21を構成する。同様に、複数の並列流路ユニット30を積層すると、複数の第2接続部37は、連通穴38A、連通穴38Bを利用して相互に接続され、合流部22を構成する。
従って、当該小型冷凍サイクル装置1によれば、複数の並列流路ユニット30を積層することで、分岐部21及び合流部22を形成することができる為、複数の並列流路20に対する冷媒の分岐部及び合流部を、効率よく形成することができる。
又、分岐部21、合流部22を、第1プレート部材31A、第2プレート部材31Bからなる並列流路ユニット30を複数積層して構成する為、分岐部、合流部の為に配置スペースが増大することはなく、小型冷凍サイクル装置1自体の小型化に対応できる。
(第2実施形態)
続いて、上述した第1実施形態とは異なる第2実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、例えば、シート空調装置として利用可能に構成されており、車両に配置されたシートの座面部と車室床面との間の小さなスペースに配置される。以下の説明において、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1において、図2に示すような冷凍サイクル10の回路構成等の基本的構成は、第1実施形態と同様であり、複数の並列流路20を有する並列流路ユニット30の具体的構成が相違している。
次に、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の内部構成について、図5を参照しつつ詳細に説明する。図5は、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の筐体5の内部に収容される冷凍サイクル10の構成を示しており、第1送風機25、第2送風機26の図示は省略している。第2実施形態に係る第1送風機25、第2送風機26は、図5において太線矢印で示す送風方向へ向かって送風するように配置されている。
図5に示すように、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1においても、冷凍サイクル10は、圧縮機11と、放熱部12と、減圧部13と、吸熱部14とを有している。そして、冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数に分岐させる分岐部21と、分岐部21によって分岐された冷媒が流れる並列流路20を含む複数の並列流路ユニット30と、複数の並列流路20から流出した冷媒を合流させて圧縮機11の吸込口へ導く合流部22とを有している。
第2実施形態における並列流路ユニット30は、並列流路20を構成する扁平チューブ40と、コルゲートフィン45を用いて構成されている。そして、複数の並列流路ユニット30が、第1送風機25、第2送風機26による送風方向に従って列状に配置されている。
図5に示すように、一つの並列流路ユニット30は、分岐部21で分岐された冷媒が流入する第1熱交換流路41と、第1熱交換流路41から流出した冷媒が流れる減圧流路42と、減圧流路42で減圧された冷媒が流れる第2熱交換流路43とを直列に接続して構成されている。
第2実施形態において、第1熱交換流路41は、扁平チューブ40を蛇行するように折り曲げて構成されており、当該第1熱交換流路41の流入口側は、分岐部21に接続されている。第1熱交換流路41を構成する扁平チューブ40は、上下方向に隣り合う扁平チューブ40との間に、第1送風機25からの送風空気が流れる空間を形成している。又、第1熱交換流路41を構成する扁平チューブ40の間には、コルゲートフィン45が配置されている。
従って、第2実施形態に係る第1熱交換流路41を流れる冷媒は、扁平チューブ40の管壁及びコルゲートフィン45を介して、第1送風機25から送風される空気に対して放熱することができる。即ち、当該第1熱交換流路41は、第2実施形態に係る冷凍サイクル10における放熱部12の一部として機能する。
第1熱交換流路41の流出口側には、減圧流路42が接続されている。当該減圧流路42は、蛇行するように折り曲げられた毛細管部分を有しており、各第1熱交換流路41から流出した冷媒を減圧する。従って、各並列流路ユニット30における減圧流路42は、第2実施形態における減圧部13を構成する。尚、減圧流路42としては、例えば、固定絞りやキャピラリーチューブを用いることができる。
減圧流路42の流出口側には、第2熱交換流路43が接続されている。当該第2熱交換流路43は、扁平チューブ40を蛇行するように折り曲げて構成されており、減圧流路42によって減圧された冷媒が流れる部分である。第2熱交換流路43を構成する扁平チューブ40は、上下方向に隣り合う扁平チューブ40との間に、第2送風機26からの送風空気が流れる空間を形成している。そして、第2熱交換流路43を構成する扁平チューブ40の間には、コルゲートフィン45が配置されている。
従って、第2熱交換流路43を流れる冷媒は、当該第2熱交換流路43を流れる過程で蒸発して、扁平チューブ40の管壁及びコルゲートフィン45を介して、第2送風機26からの送風空気から吸熱して送風空気を冷却する。即ち、当該第2熱交換流路43は、第2実施形態に係る冷凍サイクル10における吸熱部14の一部として機能する。
図5に示すように、各第2熱交換流路43の流出口側は、合流部22に対して接続されている。そして、当該合流部22は、圧縮機11の吸込口側に接続されている。従って、第2実施形態に係る冷凍サイクル10においても、各並列流路20を流れた気相冷媒を合流部22で合流させて、圧縮機11の吸込口側に戻すことができる。
続いて、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の空調運転時における各構成の作動態様について、図面を参照しつつ説明する。
第2実施形態においても、圧縮機11は、その作動開始により、吸込冷媒を圧縮して高温高圧の気相冷媒として吐出口から吐出する。圧縮機11の吐出口には、分岐部21が接続されている為、高温高圧の気相冷媒が分岐部21内に流入する。
分岐部21には、複数の並列流路ユニット30における第1熱交換流路41の流入口側がそれぞれ接続されている。従って、分岐部21は、圧縮機11から吐出された冷媒を、気相状態で複数の並列流路20に分岐させることができる。この結果、第2実施形態においても、複数の並列流路20における冷媒の状態の差を小さくすることができる。
高温高圧の気相冷媒は、分岐部21から各並列流路20を構成する第1熱交換流路41内を流れる。この時、高温高圧の気相冷媒は、第1熱交換流路41を構成する扁平チューブ40の管壁及びコルゲートフィン45を介して、第1送風機25から送風された空気に対して放熱する。第1熱交換流路41は、第2実施形態に係る放熱部12の一部として機能する。そして、第1熱交換流路41を流れる冷媒は、第1送風機25からの送風空気に対する放熱によって凝縮して液相状態になる。
そして、各並列流路ユニット30内において、第1熱交換流路41から流出した液相冷媒は減圧流路42に流入する。当該減圧流路42は、固定絞りやキャピラリーチューブ等によって構成されている為、液相冷媒を気液二相状態に減圧膨張させる。
各並列流路20において、減圧流路42から流出した低温低圧の冷媒は、気液二相状態で第2熱交換流路43に流入し、第2熱交換流路43を流れる過程で蒸発する。この時、当該冷媒は、第2熱交換流路43の管壁及びコルゲートフィン45を介して、第2送風機26から送風された空気から吸熱する。つまり、第2熱交換流路43は、第2実施形態に係る吸熱部14の一部として機能する。
そして、冷媒は、第2熱交換流路43を流れる過程で蒸発する為、気相状態で第2熱交換流路43から合流部22へ流出する。従って、当該小型冷凍サイクル装置1によれば、各並列流路20から合流部22へ流出する際においても、冷媒の状態の差を小さくすることができる。
この結果、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1においても、各並列流路20における第1熱交換流路41及び第2熱交換流路43の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。
以上説明したように、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、複数の並列流路ユニット30を、扁平チューブ40とコルゲートフィン45を用いて、いわゆるサーペンタイン型の熱交換器のように構成した場合であっても、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1と同様の効果を発揮させることができる。
即ち、第2実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、複数の並列流路20を有する冷凍サイクル10において、気相状態の冷媒を分岐・合流させる為、気液二相状態での冷媒の分岐・合流を抑制することができ、複数の並列流路20における液相冷媒と気相冷媒の割合の差を小さくすることができる。
この結果、当該小型冷凍サイクル装置1は、各並列流路20における第1熱交換流路41及び第2熱交換流路43の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。
又、図5に示すように、当該小型冷凍サイクル装置1においては、筐体5内部に配置される冷凍サイクル10の構成を、複数の並列流路20を有する場合であっても、コンパクトに配置することができる。従って、当該小型冷凍サイクル装置1は、シートの座面部と車室床面のような小さなスペースに配置可能としつつ、放熱部12及び吸熱部14における熱交換性能の低下を抑制することができる。
(第3実施形態)
続いて、上述した実施形態とは異なる第3実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1も、例えば、シート空調装置として利用可能に構成されており、車両に配置されたシートの座面部と車室床面との間の小さなスペースに配置される。以下の説明において、上述した実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1においては、図2に示すような冷凍サイクル10の回路構成等の基本的構成は、上述した各実施形態と同様であり、複数の並列流路20を有する並列流路ユニット30の具体的構成が相違している。
次に、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の内部構成について、図6を参照しつつ詳細に説明する。図6は、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の筐体5の内部に収容される冷凍サイクル10の構成を示しており、第1送風機25、第2送風機26の図示は省略している。第3実施形態に係る第1送風機25、第2送風機26は、図6において太線矢印で示す送風方向へ向かって送風するように配置されている。
図6に示すように、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1においても、冷凍サイクル10は、圧縮機11と、放熱部12と、減圧部13と、吸熱部14とを有している。そして、冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒を複数に分岐させる分岐部21と、分岐部21によって分岐された冷媒が流れる複数の並列流路ユニット30と、複数の並列流路20から流出した冷媒を合流させる合流部22とを有している。
第3実施形態における並列流路ユニット30は、並列流路20を構成するチューブ50と、プレートフィン55を用いて構成されている。そして、複数の並列流路ユニット30
が、第1送風機25、第2送風機26による送風方向に従って列状に配置されている。
図6に示すように、一つの並列流路ユニット30は、分岐部21で分岐された冷媒が流入する第1熱交換流路51と、第1熱交換流路51から流出した冷媒が流れる減圧流路52と、減圧流路52で減圧された冷媒が流れる第2熱交換流路53とを直列に接続して構成されている。
第3実施形態に係る第1熱交換流路51は、円管状に形成されたチューブ50を蛇行するように折り曲げて構成されており、当該第1熱交換流路51の流入口側は、分岐部21に接続されている。当該第1熱交換流路51を構成するチューブ50には、複数枚のプレートフィン55が間隔をあけて接合されている。
従って、第3実施形態に係る第1熱交換流路51を流れる冷媒は、チューブ50の管壁及びプレートフィン55を介して、第1送風機25から送風される空気に対して放熱することができる。即ち、当該第1熱交換流路51は、第3実施形態に係る放熱部12の一部として機能する。
第1熱交換流路51の流出口側には、減圧流路52が接続されている。当該減圧流路52は、第2実施形態と同様に、蛇行するように折り曲げられた毛細管部分を有しており、各第1熱交換流路41から流出した冷媒を減圧する。従って、各並列流路ユニット30における減圧流路52は、第3実施形態における減圧部13の一部を構成する。
第3実施形態においても、減圧流路52の流出口側には、第2熱交換流路53が接続されている。当該第2熱交換流路53は、チューブ50を蛇行するように折り曲げて構成されており、減圧流路42によって減圧された冷媒が流れる部分である。当該第2熱交換流路53を構成するチューブ50には、複数枚のプレートフィン55が間隔をあけて接合されている。
従って、第2熱交換流路53を流れる冷媒は、当該第2熱交換流路53を流れる過程で蒸発して、チューブ50の管壁及びプレートフィン55を介して、第2送風機26からの送風空気から吸熱することができる。即ち、当該第2熱交換流路53は、第3実施形態における吸熱部14の一部として機能する。
第3実施形態においても、各第2熱交換流路53の流出口側は、合流部22に対して接続されている。そして、当該合流部22は、圧縮機11の吸込口側に接続されている。従って、当該冷凍サイクル10においても、各並列流路20を流れた気相冷媒を合流部22で合流させて、圧縮機11の吸込口側に戻すことができる。
次に、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1の空調運転時における各構成の作動態様について、図面を参照しつつ説明する。
第3実施形態においても、圧縮機11は、その作動開始により、吸込冷媒を圧縮して高温高圧の気相冷媒として吐出口から吐出する。圧縮機11の吐出口には、分岐部21が接続されている為、高温高圧の気相冷媒が分岐部21内に流入する。
分岐部21には、複数の並列流路ユニット30における第1熱交換流路51の流入口側がそれぞれ接続されている。従って、分岐部21は、圧縮機11から吐出された冷媒を、気相状態で複数の並列流路20に分岐させることができる。この結果、第3実施形態においても、複数の並列流路20における冷媒の状態の差を小さくすることができる。
高温高圧の気相冷媒は、分岐部21から各並列流路20を構成する第1熱交換流路51内を流れる。この時、高温高圧の気相冷媒は、第1熱交換流路51を構成するチューブ50の管壁及びプレートフィン55を介して、第1送風機25から送風された空気に対して放熱する。従って、第1熱交換流路51は、第3実施形態における放熱部12の一部として機能する。そして、第1熱交換流路51を流れる冷媒は、第1送風機25からの送風空気に対する放熱によって凝縮して液相状態になる。
そして、第3実施形態において、各第1熱交換流路51から流出した液相冷媒は、減圧流路52に流入する。当該減圧流路52は、固定絞りやキャピラリーチューブ等によって構成されている為、液相冷媒を気液二相状態に減圧膨張させる。
各並列流路20において、減圧流路52から流出した低温低圧の冷媒は、気液二相状態で第2熱交換流路53に流入し、第2熱交換流路53を流れる過程で蒸発する。この時、当該冷媒は、第2熱交換流路53の管壁及びプレートフィン55を介して、第2送風機26から送風された空気から吸熱する。つまり、第2熱交換流路53は、第2実施形態における吸熱部14の一部として機能する。
そして、冷媒は、第2熱交換流路53を流れる過程で蒸発する為、気相状態で第2熱交換流路53から合流部22へ流出する。従って、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、各並列流路20から合流部22へ流出する際においても、冷媒の状態の差を小さくすることができる。
従って、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1も、各並列流路20における第1熱交換流路51及び第2熱交換流路53の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。
以上説明したように、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1によれば、複数の並列流路ユニット30を、チューブ50とプレートフィン55を接合した、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器のように構成した場合であっても、第1実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1と同様の効果を発揮させることができる。
即ち、第3実施形態に係る小型冷凍サイクル装置1は、複数の並列流路20を有する冷凍サイクル10において、気相状態の冷媒を分岐・合流させる為、気液二相状態での冷媒の分岐・合流を抑制することができ、複数の並列流路20における液相冷媒と気相冷媒の割合の差を小さくすることができる。
この結果、当該小型冷凍サイクル装置1は、各並列流路20における第1熱交換流路51及び第2熱交換流路53の熱交換性能のばらつきを抑え、放熱部12及び吸熱部14としての熱交換性能の低下を抑制することができる。
又、図6に示すように、当該小型冷凍サイクル装置1においては、筐体5内部に配置される冷凍サイクル10の構成を、複数の並列流路20を有する場合であっても、コンパクトに配置することができる。従って、当該小型冷凍サイクル装置1は、シートの座面部と車室床面のような小さなスペースに配置可能としつつ、放熱部12及び吸熱部14における熱交換性能の低下を抑制することができる。
(他の実施形態)
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。又、上述した実施形態を、例えば、以下のように種々変形することも可能である。
(1)上述した実施形態では、本発明に係る小型冷凍サイクル装置を、シート空調装置に適用した例について説明したが、この態様に限定されるものではない。本発明に係る小型冷凍サイクル装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを利用可能な装置であれば、種々の用途に用いることができる。例えば、本発明に係る小型冷凍サイクル装置を、車室内に配置可能な冷蔵庫における冷凍機として利用しても良い。
(2)そして、上述した各実施形態においては、第1送風機25、第2送風機26の送風方向を、図1、2、5、6中の太線矢印に示す方向としていたが、この方向に限定されるものではない。第1送風機の送風方向は、放熱部を構成する複数の第1熱交換流路に送風することができれば、適宜変更することができる。又、第2送風機の送風方向は、吸熱部を構成する複数の第2熱交換流路に送風することができれば、適宜変更することができる。
例えば、第1送風機25、第2送風機26の送風方向を、図1、2、5、6中の太線矢印に示す方向と逆向きにしても良いし、第1送風機25、第2送風機26の一方を、前記太線矢印と逆向きにしてもよい。又、筐体5に対する第1送風機25、第2送風機26の配置についても、上述した実施形態に関わらず、適宜変更することができる。
(3)又、上述した実施形態のように、シート空調装置として利用する場合には、冷凍サイクル10によって温度調整された空調風を、通気性を有するシートを介して、シートに座った乗員に供給しても良いし、シートに対して配置されたダクト部材を介して、当該乗員に供給しても良い。
(4)そして、車室内が十分に小さい場合(例えば、1人用の車両)においては、本発明に係る小型冷凍サイクル装置を、車室内の快適性を向上させる為の車両用空調装置として利用することも可能である。