JP5018584B2 - 蓄冷器付き冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイクルの作動中に蓄冷器に蓄冷し、圧縮機の停止時に蓄冷熱により冷房を継続可能とする蓄冷器付き冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、冷凍サイクルが停止した後にも蒸発器において冷凍能力を発揮することが求められる装置として、例えば特許文献１に示される車両用空調装置がある。即ち、この空調装置には、冷凍サイクルの蒸発器の下流側に直列配置される蓄冷熱交換器が設けられている。そして、車両エンジンの稼働時（蓄冷時）には、蒸発器から流出される低温冷媒により蓄冷熱交換器に充填された蓄冷材が冷却されて蓄冷される。一方、車両エンジンが停止して圧縮機が停止されると（放冷時）、蒸発器で蒸発した冷媒は蓄冷熱交換器（蓄冷材）により冷却凝縮され、蒸発圧力が低く維持される。そして、凝縮器と蒸発器との間の残圧により凝縮器側から蒸発器側に冷媒が流入されることになり、蒸発器での冷房能力が維持され、車両エンジン停止時の空調が継続されるようになっている。
特開２００７−１１３９０４号公報

しかしながら、上記従来技術では車両エンジンが停止されるアイドルストップを前提として、蒸発器と蓄冷熱交換器とを直列配置の構成としているため、圧縮機の吸入圧が蓄冷熱交換器の冷媒圧力となってしまい、圧縮機運転と蓄冷熱交換器の放冷運転とを併用する圧縮機補助運転ができない。そのため、放冷時に蒸発器吹出し温度の変動（温度上昇）を小さくすることができず、快適性を優先しようとしても放冷運転の適用範囲が限定されてしまい、より一層の燃費向上が難しいという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、車両エンジン停止時のみならず圧縮機作動時にも蓄冷熱の利用を可能とする蓄冷器付き冷凍サイクル装置を提供することにある。

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採用する。

請求項１に記載の発明では、蓄冷器付き冷凍サイクル装置において、減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
低圧冷媒によって蓄冷され、蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備える蓄冷器（１６０）と、
蒸発器（１５０）の冷媒出口と圧縮機（１１０）の冷媒吸入口との間に、蓄冷器（１６０）に対して並列に設けられ、低圧冷媒の流れに対して所定の流通抵抗となる流路抵抗体（１７０）と、
流路抵抗体（１７０）の冷媒出口側流路と蓄冷器（１６０）の冷媒出口側流路とが合流する合流部（１７０Ｂ）と、蓄冷器（１６０）の冷媒出口部との間の流路（１７０Ｃ）に設けられ、この流路（１７０Ｃ）を開閉する開閉手段（１８０）と、
蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴としている。

これにより、圧縮機（１１０）の作動によって冷凍サイクル内に冷媒を循環させる時に、開閉手段（１８０）を開くことで、蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒は、流路抵抗体（１７０）と蓄冷器（１６０）との両者を流通することになり、蒸発器（１５０）における空気の冷却（冷房）を可能としつつも、蓄冷器（１６０）においては低圧冷媒によって蓄冷材に蓄冷することができる。

一方、上記蓄冷がなされた後に、圧縮機（１１０）が停止した場合には、開閉手段（１８０）を閉じることで、蒸発器（１５０）で蒸発した低圧冷媒は蓄冷器（１６０）に流入して、蓄冷器（１６０）の蓄冷材により冷却凝縮され（放冷）、蒸発圧力が低く維持される。そして、凝縮器（１２０）と蒸発器（１５０）との間の残圧により凝縮器（１２０）側から蒸発器（１５０）側に冷媒が流入されることになり、蒸発器（１５０）での冷房能力が維持され、圧縮機（１１０）停止時の空調が継続される。

更に、上記蓄冷がなされた後に、圧縮機（１１０）を作動させたまま、開閉手段（１８０）を閉じることで、蒸発器（１５０）で蒸発した低圧冷媒は流路抵抗体（１７０）を流通すると共に、蓄冷器（１６０）内に流入することになる（放冷）。言い換えると圧縮機（１１０）の冷媒吸引流量に対して、蓄冷器（１６０）に流入する冷媒流量分だけ蒸発器（１５０）を流通する冷媒流量を増やすことができるので、蒸発器（１５０）から見て圧縮機（１１０）と並列となる蓄冷器（１６０）が補助圧縮機として作動することとなり、見かけ上、圧縮機（１１０）の吐出量を増加させた場合と同様となり、蓄冷材が蓄冷熱を保持している間は、蒸発器（１５０）における冷房能力を大きくすることができる。逆に、冷房能力を同等とすると、圧縮機（１１０）の吐出量を低減することができ、圧縮機（１１０）の動力を低減することができる。

このように、従来技術では圧縮機（１１０）を停止した時のみ蓄冷器（１６０）での放冷作動による冷房の継続を可能としたが、請求項１に記載の発明では圧縮機（１１０）の作動時に吐出量を低下させて、放冷作動を実現できるので、従来技術の構成よりもより広い圧縮機（１１０）の運転条件で蓄冷熱を利用することができる。即ち、アイドルストップのような圧縮機停止時以外の状態においても、柔軟に蓄冷熱を利用して冷凍サイクルの駆動動力を下げることが可能になる。

請求項２に記載の発明では、流路抵抗体（１７０）は、開閉弁（１７１）であることを特徴としている。

これにより、開閉弁（１７１）の開閉によって低圧冷媒の流通状態を調整できるので、蓄冷時、あるいは放冷時における対応が容易となる。具体的には、圧縮機（１１０）の作動時に開閉弁（１７１）を開くことで、冷房と蓄冷が同時可能となり、開閉弁（１７１）を閉じることで、蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒を蓄冷器（１６０）のみに流通させて、蓄熱能力を高めることができる。

また、圧縮機（１１０）の停止時に開閉弁（１７１）を閉じることで、蓄冷器（１６０）による放冷が可能となり、圧縮機（１１０）を作動させたまま開閉弁（１７１）を開くことで、圧縮機（１１０）の動力を低減し、蓄冷器（１６０）による放冷を加えた冷房が可能となる。

請求項３に記載の発明では、開閉手段（１８０）は、蓄冷器（１６０）の冷媒出口部から合流部（１７０Ａ）側への低圧冷媒の流れを許容し、合流部（１７０Ａ）から蓄冷器（１６０）の冷媒出口部側への低圧冷媒の流れを阻止する逆止弁（１８０）であることを特徴としている。

これにより、圧縮機（１１０）作動時において、蓄冷器（１６０）から圧縮機（１１０）への冷媒の流通を可能とし、圧縮機（１１０）停止時において、蓄冷器（１６０）から圧縮機（１１０）への冷媒の流通を阻止する開閉手段（１８０）とすることができる。

請求項４に記載の発明では、蓄冷器（１６０）と、蒸発器（１５０）の冷媒入口側とを接続する接続流路（１９０）を備え、
接続流路（１９０）には、蓄冷器（１６０）側から蒸発器（１５０）の冷媒入口側への低圧冷媒の循環を可能とするポンプ（１９１）が設けられたことを特徴としている。

これにより、放冷時において、蓄冷器（１６０）に貯められる低圧冷媒（凝縮冷媒）をポンプ（１９１）によって接続流路（１９０）を介して蒸発器（１５０）に再循環させることができるので、蓄冷器（１６０）においては、凝縮冷媒によって蓄冷器（１６０）の有効伝熱面積が減少してしまうのを防止でき、蓄冷器（１６０）を小型化することができる。

請求項５に記載の発明では、ポンプ（１９１）は、凝縮器（１２０）から流出される高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（１９２ａ）、およびノズル（１９２ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により蓄冷器（１６０）からの低圧冷媒を吸引し、吸引した低圧冷媒とノズル（１９２ａ）から噴射される冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇させて蒸発器（１５０）に流入させる昇圧部（１９２ｂ）を有するエジェクタ（１９２）であることを特徴としている。

これにより、一般的に電気駆動されるポンプ（１９１）に対して、高い速度の冷媒流によってポンプ作用を果たすエジェクタ（１９２）では電力使用を不要することができるため、装置全体の消費電力を低減することができ、電気容量の大きく取れ無い電源を使用するシステムに適合させやすい。

請求項６に記載の発明では、蓄冷器付き冷凍サイクル装置において、減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
低圧冷媒によって蓄冷され、蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備え、減圧器（１４０）の冷媒出口側から蒸発器（１５０）の冷媒入口側に繋がる蒸発器用流路（１５０Ａ）に対して並列配置された蓄冷器（１６０）と、
凝縮器（１２０）から流出される高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（１９２ａ）、およびノズル（１９２ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により蓄冷器（１６０）からの低圧冷媒を吸引し、吸引した低圧冷媒とノズル（１９２ａ）から噴射される冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇させて蒸発器（１５０）に流入させる昇圧部（１９２ｂ）を有するエジェクタ（１９２）と、
並列配置のために蒸発器用流路（１５０Ａ）から分岐して蓄冷器（１６０）の冷媒入口側に至る流路（１６０Ａ）を開閉する第１開閉手段（２１１）と、
蒸発器（１５０）の冷媒出口側と、蓄冷器（１６０）の冷媒入口側とを接続する接続流路（２２０）と、
接続流路（２２０）を開閉する第２開閉手段（２１２）と、
蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴としている。

これにより、第１開閉手段（２１１）を開き、第２開閉手段（２１２）を閉じることで、減圧器（１４０）から流出される冷媒を蒸発器（１５０）と蓄冷器（１６０）とに流通させることができ、冷房および蓄冷が可能となる。蓄冷の際には、エジェクタ（１９２）によって発生する圧力差を利用して蓄冷器（１６０）における冷媒温度を蒸発器（１５０）における冷媒温度よりも低下させることができ、蓄冷器（１６０）における蓄冷能力を向上させることができる。

また、第１開閉手段（２１１）を閉じ、第２開閉手段（２１２）を開くことで、蒸発器（１５０）から流出される冷媒を圧縮機（１１０）と蓄冷器（１６０）とに流通させることができる。よって、圧縮機（１１０）の冷媒吸引流量に対して、蓄冷器（１６０）に流入する冷媒流量分だけ蒸発器（１５０）を流通する冷媒流量を増やすことができるので、蒸発器（１５０）から見て圧縮機（１１０）と並列となる蓄冷器（１６０）が補助圧縮機として作動することとなり、見かけ上、圧縮機（１１０）の吐出量を増加させた場合と同様となり、蓄冷材が蓄冷熱を保持している間は、蒸発器（１５０）における冷房能力を大きくすることができる。逆に、冷房能力を同等とすると、圧縮機（１１０）の吐出量を低減することができ、圧縮機（１１０）の動力を低減することができる。

請求項７に記載の発明では、蓄冷器付き冷凍サイクル装置において、減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
低圧冷媒によって蓄冷され、蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備え、蒸発器（１５０）に対して並列配置された蓄冷器（１６０）と、
並列配置のために蒸発器（１５０）の冷媒入口側から分岐して蓄冷器（１６０）の冷媒入口側に至る流路（１６０Ｂ）に設けられ、この流路（１６０Ｂ）を開閉する開閉手段（２３０）と、
蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴としている。

これにより、圧縮機（１１０）作動時に開閉手段（２３０）を開くことで、減圧器（１４０）からの低圧冷媒を蒸発器（１５０）と蓄熱器（１６０）とに流通させることができ、冷房と蓄熱とを行うことができる。また、圧縮機（１１０）の停止時に開閉手段（２３０）を閉じることで蒸発器（１５０）から流出される低圧冷媒を蓄熱器（１６０）に流入させて放冷による冷房の継続が可能となる。

更に、圧縮機（１１０）の作動時に開閉手段（２３０）を閉じることで、蒸発器（１５０）から流出される冷媒を圧縮機（１１０）と蓄冷器（１６０）とに流通させることができる。よって、圧縮機（１１０）の冷媒吸引流量に対して、蓄冷器（１６０）に流入する冷媒流量分だけ蒸発器（１５０）を流通する冷媒流量を増やすことができるので、蒸発器（１５０）から見て圧縮機（１１０）と並列となる蓄冷器（１６０）が補助圧縮機として作動することとなり、見かけ上、圧縮機（１１０）の吐出量を増加させた場合と同様となり、蓄冷材が蓄冷熱を保持している間は、蒸発器（１５０）における冷房能力を大きくすることができる。逆に、冷房能力を同等とすると、圧縮機（１１０）の吐出量を低減することができ、圧縮機（１１０）の動力を低減することができる。このように、請求項７に記載の発明では、１つの開閉手段（２３０）の設定で、上記の蓄冷、放冷が可能となる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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）
第１実施形態の蓄冷器付き冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置）１００Ａは、例えば信号待ち等のように走行状態からアイドリングでの停車状態に移行した際にエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両に適用されたものであり、以下、図１を用いてその基本構成について説明する。尚、図１は冷凍サイクル装置１００Ａの全体構成を示す模式図である。

冷凍サイクル装置１００Ａは、低温側の熱を高温側に移動させて冷熱および温熱を空調に利用するものである。冷凍サイクル装置１００Ａは、図１に示すように、圧縮機１１０、凝縮器１２０、受液タンク１３０、温度式膨張弁１４０、蒸発器１５０が配管１０１によって順次環状に接続される通常の冷凍サイクルに、蓄冷器１６０、流路抵抗体１７０、および逆止弁１８０が付加されると共に、エアコン制御装置３００が設けられたものとなっている。

圧縮機１１０は、車両のエンジン（図示せず）を駆動源として作動され、冷凍サイクル装置１００Ａ内の冷媒（例えばＨＦＣ１３４ａ）を高温高圧に圧縮して吐出する流体機械である。圧縮機１１０は、例えば１回転当たりの吐出容量が調節可能な斜板式の可変容量型圧縮機であり、後述するエアコン制御装置３００によって吐出容量が調節されるようになっている。圧縮機１１０の吐出容量は、ほぼゼロとなる最小吐出容量から、圧縮機１１０自身が吐出し得る最大吐出容量まで連続的に調節されるようになっている。圧縮機１１０の吐出量は、上記吐出容量と圧縮機回転数との積によって決定される。また、圧縮機１１０作動時の必要動力は、上記吐出量に相関する。

尚、圧縮機１１０としては、上記可変容量型圧縮機に代えて、１回転当たりの吐出容量を固定として、電磁クラッチの接続切断によってエンジンからの駆動力が断続されるクラッチ式の圧縮機としても良い。この場合の圧縮機では、電磁クラッチの接続時間および切断時間の比を変えることで、実質的な吐出量を調節できる。

凝縮器１２０は、圧縮機１１０によって高温高圧に圧縮された冷媒を冷却して、凝縮液化する熱交換器であり、圧縮機１１０の冷媒吐出側に設けられている。受液タンク１３０は、凝縮器１２０で凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出させるレシーバである。

温度式膨張弁（本発明における減圧器に対応し、以下膨張弁）１４０は、受液タンク１３０で分離された液相冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるもので、図示しない弁部と、後述する蒸発器１５０の冷媒出口側に設けられた感温部とを有している。膨張弁１４０は、感温部で検出される冷媒温度に応じて弁部の絞り開度が制御されて、蒸発器１５０から流出される冷媒の過熱度を所定値（例えば５〜１０℃）とするようになっている。

膨張弁１４０には、この膨張弁１４０に対して並列配置される絞り機構としてのブリードポート１４１が設けられている。ブリードポート１４１の絞り度合いは、膨張弁１４０の最大開度に対して１／１０程度に設定されたものとしており、通常の冷凍サイクル作動時は、冷媒は膨張弁１４０側を流通し、圧縮機１１０の停止等に伴って、膨張弁１４０が閉じてしまう場合に、冷媒はブリードポート１４１を流通するようになっている。

蒸発器１５０は、膨張弁１４０にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する熱交換器であり、図示しない空調ケース内に配設されて、この空調ケース内に供給される空調空気を冷却（空調空気から吸熱）する。尚、空調ケース内には、この他に図示しない空調空気送風用の送風機、空調空気加熱用の熱交換器、冷却空気および加熱空気の混合割合を調整するエアミックスドア機構等が設けられて、室内ユニットを形成している。この室内ユニットは車室内のインストルメントパネル内に配設されている。

流路抵抗体１７０は、蒸発器１５０から流出される冷媒に対して所定の流通抵抗となるものであり、配管１０１上において蒸発器１５０の冷媒出口と圧縮機１１０の冷媒吸入口との間に設けられている。流路抵抗体１７０は、例えば、配管１０１に対して、内径が小さくなるように所定量絞られて、蒸発器１５０から流出される冷媒を流路抵抗体１７０自身と、後述する蓄冷器１６０側となる並列流路１７０Ａとに所定比で分配流通させるようになっている。

蓄冷器１６０は、上記流路抵抗体１７０に対して並列配置となるように設けられた熱交換器である。つまり、冷凍サイクルの配管１０１には、上記流路抵抗体１７０に対して並列となる並列流路１７０Ａが形成されており、蓄冷器１６０は、この並列流路１７０Ａに介在されている。換言すると、上記流路抵抗体１７０は蓄冷器１６０に対して並列に設けられていることになる。

蓄冷器１６０は、蓄冷熱交換器１６１と、この蓄冷熱交換器１６１を内部に収容する蓄冷タンク１６２とを備えている。そして、蓄冷タンク１６２内には蓄冷材（例えば、パラフィン、氷等）が所定量充填されており、蓄冷材は蓄冷熱交換器１６１の外表面と接触するようになっている。蓄冷器１６０は、例えばシェルアンドチューブタイプの熱交換器として形成することができる。蓄冷熱交換器１６１は、並列流路１７０Ａに接続されており、蒸発器１５０から流出される冷媒を内部に流通させると共に、この冷媒と蓄冷タンク１６２内の蓄冷材との間で熱交換するようになっている。尚、蓄冷器１６０としての蓄冷、放冷にかかわる伝熱性能は、蓄冷材の選定、蓄冷熱交換器１６１の熱交換容量（体格）の設定、および蓄冷材の封入量等によって決定することができる。

そして、並列流路１７０Ａにおいて、蓄冷器１６０の冷媒出口部から流路抵抗体１７０の冷媒出口側流路（合流点１７０Ｂ）に合流する流路が、合流流路（流路）１７０Ｃとなっている。

逆止弁１８０は、合流流路１７０Ｃに設けられた開閉手段である。逆止弁１８０は、蓄冷器１６０側と、圧縮機１１０側との圧力差によって開閉される弁となっている。つまり、圧縮機１１０の吸引作動によって、蓄冷器１６０側の圧力よりも圧縮機１１０側の圧力が低くなると、逆止弁１８０は開成状態となって、蓄冷器１６０から流出される冷媒は合流流路１７０Ｃを流通して圧縮機１１０に流れるようになっている。一方、圧縮機１１０の停止あるいは吐出量低下によって、蓄冷器１６０側の圧力よりも圧縮機１１０側の圧力が高くなると、逆止弁１８０は閉成状態となって、合流流路１７０Ｃにおいては圧縮機１１０から蓄冷器１６０側への冷媒の流れが阻止されるようになっている。

エアコン制御装置３００は、圧縮機１１０の作動を制御する制御手段である。エアコン制御装置３００は、エンジンの作動を制御するエンジン制御装置３１０と連動しており、エアコン制御装置３００にはエンジンの作動状態（オフ状態あるいはオン状態）、およびエンジンの負荷状態等の信号が入力されるようになっている。そして、エアコン制御装置３００は、冷凍サイクルの熱負荷、上記エンジンの作動状態、負荷状態、および蓄冷器１６０における蓄冷状態、放冷状態に応じて圧縮機１１０の吐出量を調節する。尚、エアコン制御装置３００は、蒸発器１５０から流出される冷媒と蓄冷材融点との温度差、およびその温度差が維持される経過時間等に基づいて、蓄冷材における蓄冷状態、あるいは放冷状態を判定するようになっている。

次に、上記構成に基づく冷凍サイクル装置１００Ａの作動およびその作用効果について、図２〜図４を加えて説明する。

１．蓄冷モード
車両走行時に、エンジンにより圧縮機１１０が駆動され、冷凍サイクル装置１００Ａが作動する。図２に示すように、圧縮機１１０で圧縮吐出された冷媒は、凝縮器１２０で凝縮液化され、受液タンク１３０を経て膨張弁１４０で減圧され、蒸発器１５０で空調空気から吸熱して蒸発し、空調空気を冷却する（冷房する）。エアコン制御装置３００は、冷凍サイクルの熱負荷に応じて圧縮機１１０の吐出量を調節する。

そして、蒸発器１５０から流出される冷媒は、並列流路１７０Ａの分岐点で分流して、流路抵抗体１７０と蓄冷器１６０とに流入する。そして、蓄冷器１６０において、蓄冷材融点より低い温度の冷媒によって蓄冷材を液相から固相に変化させて、その凝固潜熱を蓄える。即ち、冷媒は、蓄冷タンク１６２内の蓄冷材を冷却し、蓄冷する。エアコン制御装置３００は、冷媒と蓄冷材融点との温度差、およびその温度差が維持される経過時間によって蓄冷器１６０における蓄冷状態を把握する。

尚、蓄冷器１６０を流通する冷媒は、蓄冷材から吸熱する形となり温度上昇、圧力上昇を伴うことから、逆止弁１８０の蓄冷器１６０側圧力が、圧縮機１１０側圧力よりも高くなり、逆止弁１８０は開成状態となり、蓄冷器１６０から流出される冷媒は、合流流路１７０Ｃを流れ、流路抵抗体１７０を流通した冷媒と共に圧縮機１１０に戻る（吸引される）。

２．圧縮機停止放冷モード
車両が停車してエンジンが停止されると、圧縮機１１０も停止される。この時、蒸発器１５０の出口側における冷媒温度が上昇して膨張弁１４０は全閉状態となる。そして、図３に示すように、冷凍サイクル内では高圧側となる凝縮器１２０、および受液タンク１３０から、低圧側となる蒸発器１５０、および蓄冷器１６０に、その残圧によりブリードポート１４１を通じて冷媒が流入する。

蒸発器１５０に流入した冷媒は空調空気との熱交換により空調空気を冷却して、蓄冷材の融点よりも高い温度の過熱ガス冷媒となる。過熱ガス冷媒は、圧縮機１１０が停止されていることから、流路抵抗体１７０を流通せずに、並列流路１７０Ａから蓄冷器１６０に流入して、蓄冷材に融解潜熱を与えて放冷する。換言すれば、過熱ガス冷媒は、蓄冷材の蓄冷熱により冷却されて凝縮液化し、蓄冷器１６０内に液冷媒として溜められる。

つまり、蒸発器１５０からの過熱ガス冷媒は、蓄冷器１６０の蓄冷熱交換器１６１で凝縮されて体積を縮小させて、蓄冷熱交換器１６１内に液冷媒として溜められて圧力を低圧に維持するので、圧縮機１１０が停止されても蓄冷材の蓄冷熱が保持されている間は凝縮器１２０と蒸発器１５０との間の残圧により、冷媒は継続して蒸発器１５０に流入可能となり、蒸発器１５０による空調空気の冷却を継続可能とすることができる。

尚、蓄冷器１６０に流入される冷媒は、蓄冷材によって冷却されて、温度低下、圧力低下を伴い、圧縮機１１０も停止されていることから、逆止弁１８０の蓄冷器１６０側圧力が、圧縮機１１０側圧力よりも低くなり、逆止弁１８０は閉成状態となり、蓄冷器１６０から圧縮機１１０への冷媒流れは停止される。

３．圧縮機作動放冷モード
本実施形態では、上記圧縮機停止放冷モードに対して、更にエンジンオンで圧縮機１１０を作動させた状態での圧縮機作動放冷モードの実行を可能としている（図４）。即ち、エアコン制御装置３００は、上記蓄冷モードによって、充分な蓄冷状態にあると判定すると、圧縮機１１０の吐出量を低下させる。

すると、圧縮機１１０の冷媒吸引量の低下により蒸発器１５０の空気側熱負荷に対して冷媒循環量が不足するので、サイクルバランスにより蒸発器１５０における蒸発圧力が上昇する。この時、蓄冷材融点に対して蒸発器１５０の出口圧力に相当する冷媒飽和温度が高くなる結果、逆止弁１８０は閉成状態を形成することになる。これにより蒸発器１５０の出口側冷媒は流路抵抗体１７０と蓄冷器１６０とに分流する。

換言すると圧縮機１１０の吸引流量に対して蓄冷器１６０に流入する冷媒流量だけ蒸発器１５０の冷媒流量を増やすことができるので、蒸発器１５０から見て圧縮機１１０と並列に蓄冷器１６０が補助コンプレッサとして作動する結果、見かけ上、圧縮機１１０の吐出量を増加さることができる。よって、蓄冷材の蓄冷熱の保持している間は、圧縮機１１０の吐出量を低下させても、高い冷房能力は発揮することができ、圧縮機１１０、ひいてはエンジンの動力を低減することができる。

このように、蓄冷器１６０において充分な蓄冷状態にある時には、圧縮機作動放冷モードを実行することで、圧縮機１１０の作動時に吐出量を低下させても、放冷作動を実現できるので、従来技術よりもより広い圧縮機１１０の運転条件で蓄冷熱を利用することができる。即ち、アイドルストップのような圧縮機停止時以外の状態においても、柔軟に蓄冷熱を利用して冷凍サイクルの駆動動力を下げることが可能になる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図５に示す。第２実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｂは、上記第１実施形態に対して、流路抵抗体１７０をエアコン制御装置３００によって開閉制御される開閉弁１７１に変更したものである。

第２実施形態では、開閉弁１７１は、エアコン制御装置３００によって開成状態が維持されると、第１実施形態の流路抵抗体１７０と同一の機能を果たす。

よって、圧縮機１１０の作動時に、開閉弁１７１を開成状態にすると、蓄冷モード、および圧縮機作動放冷モードの実行が可能となる。また、圧縮機１１０の停止時に、開閉弁１７１を閉成状態にすると（開成状態でも可）、圧縮機停止放冷モードの実行が可能となる。

加えて、蓄冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、開閉弁１７１を閉成状態にすることで、蒸発器１５０から流出される冷媒の全量を蓄冷器１６０側に流すことができ、蓄冷器１６０における蓄冷能力を高めることができる（蓄冷強化モード）。

（第３実施形態）
第３実施形態を図６に示す。第３実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｃは、上記第２実施形態に対して、逆止弁１８０をエアコン制御装置３００によって開閉制御される開閉弁１８１に変更したものである。

第３実施形態では、開閉弁１８１は、エアコン制御装置３００によって、蓄冷モード、および蓄冷強化モード時に開成状態に維持され、また、圧縮機停止放冷モード、および圧縮機作動放冷モード時に閉成状態に維持されることで第２実施形態と同様に作動し、同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図７に示す。第４実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｄは、上記第１実施形態に対して、接続流路１９０とポンプ１９１とを追加したものである。

接続流路１９０は、蓄冷器１６０の蓄冷熱交換器１６１から蒸発器１５０の冷媒入口側（膨張弁１４０の冷媒出口部と蒸発器１５０の冷媒入口部との間）に接続される冷媒流通用の流路である。

また、ポンプ１９１は、上記接続流路１９０に配設されて、接続流路１９０内の冷媒を蓄冷器１６０側から蒸発器１５０側に圧送する電動式のポンプである。ポンプ１９１の作動はエアコン制御装置３００によって制御されるようになっている。

第４実施形態においては、上記第１実施形態と同様に、蓄冷モード、圧縮機停止放冷モード、圧縮機作動放冷モードの実行を可能としている。そして、両放冷モード実行時において、エアコン制御装置３００は、ポンプ１９１を作動させるようにしている。

これにより、両放冷モード実行時において、蓄冷器１６０に貯められる低圧冷媒（凝縮冷媒）をポンプ１９１によって接続流路１９０を介して蒸発器１５０に再循環させることができるので、蓄冷器１６０においては、凝縮冷媒によって蓄冷器１６０の有効伝熱面積が減少してしまうのを防止でき、蓄冷器１６０を小型化することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態を図８に示す。第５実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｅは、上記第４実施形態に対して、流路抵抗体１７０をエアコン制御装置３００によって開閉制御される開閉弁１７１に変更したものである。

第５実施形態では、エアコン制御装置３００によって開閉弁１７１が開成あるいは閉成状態にされることで、第４実施形態と同様に、蓄冷モード、圧縮機停止放冷モード、圧縮機作動放冷モードの実行を可能としている。そして、両放冷モード実行時において、蓄冷器１６０に貯められる低圧冷媒（凝縮冷媒）をポンプ１９１によって接続流路１９０を介して蒸発器１５０に再循環させることで、蓄冷器１６０において凝縮冷媒によって蓄冷器１６０の有効伝熱面積が減少してしまうのを防止でき、蓄冷器１６０を小型化することができる。

更に、蓄冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、開閉弁１７１を閉成状態にすることで、蒸発器１５０から流出される冷媒の全量を蓄冷器１６０側に流すことができ、蓄冷器１６０における蓄冷能力を高めることができる（蓄冷強化モード）。

（第６実施形態）
第６実施形態を図９に示す。第６実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｆは、上記第４実施形態に対して、ポンプ１９１をエジェクタ１９２に変更したものである。

冷凍サイクルには、膨張弁１４０に対して並列配置される並列流路１４３が設けられておりこの並列流路１４３には、エアコン制御装置３００によって開閉制御される開閉弁１４２が設けられている。

エジェクタ１９２は、並列流路１４３の開閉弁１４２と、並列流路１４３が蒸発器１５０の冷媒入口側に合流する合流点との間に介在されている。そして、蓄冷器１６０から延びる接続流路１９０の端部がエジェクタ１９２の吸引部１９２ｃに接続されている。

エジェクタ１９２は、ポンプ作用を備える減圧手段であり、開閉弁１４２（凝縮器１２０、受液タンク１３０）から流出される高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して高圧冷媒を減圧膨張させるノズル１９２ａと、このノズル１９２ａから噴射される高い速度の冷媒流により蓄冷器１６０から冷媒（低圧冷媒）を吸引部１９２ｃから吸引し、吸引した冷媒とノズル１９２ａから噴射される冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇させて蒸発器１５０に流入させる昇圧部１９２ｂとを有している。

第６実施形態においては、蓄冷モード時にエアコン制御装置３００によって、開閉弁１４２は閉成状態に維持され、冷媒は、圧縮機１１０→凝縮器１２０→受液タンク１３０→膨張弁１４０→蒸発器１５０を通り、流路抵抗体１７０および蓄冷器１６０を流れる。

一方、両放冷モード時には、エアコン制御装置３００によって、開閉弁１４２は開成状態に維持され、冷媒は、凝縮器１２０→受液タンク１３０→開閉弁１４２→エジェクタ１９２→蒸発器１５０を通り、流路抵抗体１７０および蓄冷器１６０を流れる。更に蓄冷器１６０の冷媒は、エジェクタ１９２のポンプ作用により、接続流路１９０→エジェクタ１９２の吸引口１９２ｃに流入される。

これにより、電気駆動されるポンプ１９１に対して、高い速度の冷媒流によってポンプ作用を果たすエジェクタ１９２では電力使用を不要することができるため、装置全体の消費電力を低減することができ、電気容量の大きく取れ無い電源を使用するシステムに適合させやすい。

（第７実施形態）
第７実施形態を図１０に示す。第７実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｇは、圧縮機１１０、凝縮器１２０、受液タンク１３０、膨張弁１４０、蒸発器１５０によって基本の冷凍サイクルが形成されている。そして、膨張弁１４０の冷媒出口側から分岐して蒸発器１５０の冷媒入口側に合流する並列流路（流路）１６０Ａが設けられており、この並列流路１６０Ａに蓄冷器１６０が介在されている。また、並列流路１６０Ａの分岐点と蓄冷器１６０との間には、エアコン制御装置３００によって開閉制御される第１開閉弁（第１開閉手段）２１１が設けられている。更に、並列流路１６０Ａの分岐点と第１開閉弁２１１との間には、減圧機構２１３が設けられている。

また、並列流路１６０Ａの分岐点から蒸発器１５０の冷媒入口部との間となる蒸発器用流路１５０Ａには、上記第６実施形態で説明したエジェクタ１９２が設けられている。エジェクタ１９２の吸引部１９２ｃには、並列流路１６０Ａの合流側端部が接続されている。よって、蓄冷器１６０は、蒸発器用流路１５０Ａに対して並列配置となっている。

そして、蒸発器１５０の冷媒出口側と、蓄冷器１６０の冷媒入口側（並列流路１６０Ａの蓄冷器１６０と第１開閉弁２１１との間）とを接続する接続流路２２０が設けられており、この接続流路２２０には、エアコン制御装置３００によって開閉制御される第２開閉弁（第２開閉手段）２１２が設けられている。

蓄冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、第１開閉弁２１１を開成状態とし、第２開閉弁２１２を閉成状態とする。そして、圧縮機１１０の作動によって、冷媒は、圧縮機１１０→凝縮器１２０→受液タンク１３０→膨張弁１４０を流れ、エジェクタ１９２のノズル１９２ａに流入すると共に、減圧機構２１３→第１開閉弁２１１→蓄冷器１６０を通りエジェクタ１９２の吸引部１９２ｃに流入する。そして、エジェクタ１９２の昇圧部１９２ｃから蒸発器１５０に流入して、圧縮機１１０に戻る。

よって、蒸発器１５０にて空調空気は冷却され、また蓄冷器１６０にて蓄冷材が冷却され、蓄冷が行われる。蓄冷の際には、エジェクタ１９２によって発生する圧力差を利用して蓄冷器１６０における冷媒温度を蒸発器１５０における冷媒温度よりも低下させることができ、蓄冷器１６０における蓄冷能力を向上させることができる。

圧縮機停止放冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、第１開閉弁２１１を閉成状態とし、第２開閉弁２１２を開成状態とする。すると、冷媒は、エジェクタ１９２から蒸発器１５０に流入し、更に接続流路２２０→第２開閉弁２１２→蓄冷器１６０→エジェクタ１９２の吸引部１９２ｃに流れ、蓄冷器１６０で冷媒は凝縮液化され、蓄冷材による冷房の継続がなされる。

また、圧縮機作動放冷モードにおいては、エアコン制御装置３００は、第１開閉弁２１１を閉成状態とし、第２開閉弁２１２を開成状態とする。すると、冷媒は、エジェクタ１９２から蒸発器１５０に流入し、更に蒸発器１５０から流出する冷媒は圧縮機１１０側と接続流路２２０側とに分流する。そして、接続流路２２０側に流入した冷媒は、第２開閉弁２１２→蓄冷器１６０→エジェクタ１９２の吸引部１９２ｃに流れる。よって、蒸発器１５０では圧縮機１１０によって吸引される冷媒に加えて、エジェクタ１９２によって蓄冷器１６０側に吸引される冷媒が流れることになり、見かけ上、圧縮機１１０の吐出量を増加さることができる。よって、蓄冷材の蓄冷熱の保持している間は、圧縮機１１０の吐出量を低下させても、高い冷房能力は発揮することができ、圧縮機１１０、ひいてはエンジンの動力を低減することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態を図１１に示す。第８実施形態の冷凍サイクル装置１００Ｈは、圧縮機１１０、凝縮器１２０、受液タンク１３０、膨張弁１４０、蒸発器１５０によって基本の冷凍サイクルが形成されている。そして、膨張弁１４０の冷媒出口側から分岐して蒸発器１５０の冷媒出口側に合流する並列流路（流路）１６０Ｂが設けられており、この並列流路１６０Ｂに蓄冷器１６０が介在されている。また、並列流路１６０Ｂの分岐点と蓄冷器１６０との間には、エアコン制御装置３００によって開閉制御される開閉弁（開閉手段）２３０が設けられている。

蓄冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、開閉弁２３０を開成状態とする。そして、圧縮機１１０の作動によって、冷媒は、圧縮機１１０→凝縮器１２０→受液タンク１３０→膨張弁１４０を流れ、蒸発器１５０と蓄冷器１６０とに流入して、圧縮機１１０に戻る。よって、蒸発器１５０にて空調空気は冷却され、また蓄冷器１６０にて蓄冷材が冷却され、蓄冷が行われる。

圧縮機停止放冷モードにおいて、エアコン制御装置３００は、開閉弁２３０を閉成状態とする。すると、冷媒は、膨張弁１４０から蒸発器１５０に流入し、更に蒸発器１５０から流出する冷媒は、蓄冷器１６０に流入する。よって、蓄冷器１６０で冷媒は凝縮液化され、蓄冷材による冷房の継続がなされる。

また、圧縮機作動放冷モードにおいては、エアコン制御装置３００は、開閉弁２３０を閉成状態とする。すると、冷媒は、膨張弁１４０から蒸発器１５０に流入し、更に蒸発器１５０から流出する冷媒は圧縮機１１０側と並列流路１６０Ｂ側とに分流する。そして、並列流路１６０Ｂ側に流入した冷媒は、蓄冷器１６０に流入する。よって、蒸発器１５０では圧縮機１１０によって吸引される冷媒に加えて、並列流路１６０Ｂから蓄冷器１６０に流入する冷媒が流れることになり、見かけ上、圧縮機１１０の吐出量を増加さることができる。よって、蓄冷材の蓄冷熱の保持している間は、圧縮機１１０の吐出量を低下させても、高い冷房能力は発揮することができ、圧縮機１１０、ひいてはエンジンの動力を低減することができる。

更に、本実施形態では、１つの開閉手段（開閉弁２３０）の設定で、上記の蓄冷モード、圧縮機停止放冷モード、および圧縮機作動放冷モードが可能となる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、アイドルストップ車両を対象として説明したが、エンジンと走行用モータとを有するハイブリッド車両としても良い。

また、蓄冷器１６０は、シェルアンドチューブ式の熱交換器として説明したが、これに限らず、複数積層される冷媒チューブの両端部にタンクが接合される熱交換器の外部に蓄冷タンクを設けたものとしても良い。

第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第１実施形態における蓄冷モードにおける冷媒流れを示す模式図である。 第１実施形態における圧縮機停止放冷モードにおける冷媒流れを示す模式図である。 第１実施形態における圧縮機作動止放冷モードにおける冷媒流れを示す模式図である。 第２実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第３実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第４実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第５実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第６実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第７実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第８実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１００Ａ〜１００Ｈ 蓄冷器付き冷凍サイクル装置
１１０ 圧縮機
１２０ 凝縮器
１４０ 温度式膨張弁（減圧器）
１５０ 蒸発器
１５０Ａ 蒸発器用流路
１６０ 蓄冷器
１６０Ａ 並列流路（流路）
１６０Ｂ 並列流路（流路）
１７０ 流路抵抗体
１７０Ｂ 合流部
１７０Ｃ 合流流路（流路）
１７１ 開閉弁
１８０ 逆止弁（開閉手段）
１９０ 接続流路
１９１ ポンプ
１９２ エジェクタ
１９２ａ ノズル
１９２ｂ 昇圧部
２１１ 第１開閉弁（第１開閉手段）
２１２ 第２開閉弁（第２開閉手段）
２２０ 接続流路
２３０ 開閉弁（開閉手段）

Claims (7)

1. 減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
   前記蒸発器（１５０）から流出される前記低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
   前記低圧冷媒によって蓄冷され、前記蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を前記蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備える蓄冷器（１６０）と、
   前記蒸発器（１５０）の冷媒出口と前記圧縮機（１１０）の冷媒吸入口との間に、前記蓄冷器（１６０）に対して並列に設けられ、前記低圧冷媒の流れに対して所定の流通抵抗となる流路抵抗体（１７０）と、
   前記流路抵抗体（１７０）の冷媒出口側流路と前記蓄冷器（１６０）の冷媒出口側流路とが合流する合流部（１７０Ｂ）と、前記蓄冷器（１６０）の冷媒出口部との間の流路（１７０Ｃ）に設けられ、この流路（１７０Ｃ）を開閉する開閉手段（１８０）と、
   前記蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、前記圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴とする蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
2. 前記流路抵抗体（１７０）は、開閉弁（１７１）であることを特徴とする請求項1に記載の蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
3. 前記開閉手段（１８０）は、前記蓄冷器（１６０）の冷媒出口部から前記合流部（１７０Ａ）側への前記低圧冷媒の流れを許容し、前記合流部（１７０Ａ）から前記蓄冷器（１６０）の冷媒出口部側への前記低圧冷媒の流れを阻止する逆止弁（１８０）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
4. 前記蓄冷器（１６０）と、前記蒸発器（１５０）の冷媒入口側とを接続する接続流路（１９０）を備え、
   前記接続流路（１９０）には、前記蓄冷器（１６０）側から前記蒸発器（１５０）の冷媒入口側への前記低圧冷媒の循環を可能とするポンプ（１９１）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
5. 前記ポンプ（１９１）は、前記凝縮器（１２０）から流出される高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して前記高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（１９２ａ）、および前記ノズル（１９２ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により前記蓄冷器（１６０）からの前記低圧冷媒を吸引し、吸引した前記低圧冷媒と前記ノズル（１９２ａ）から噴射される冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇させて前記蒸発器（１５０）に流入させる昇圧部（１９２ｂ）を有するエジェクタ（１９２）であることを特徴とする請求項４に記載の蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
6. 減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
   前記蒸発器（１５０）から流出される前記低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
   前記低圧冷媒によって蓄冷され、前記蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を前記蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備え、前記減圧器（１４０）の冷媒出口側から前記蒸発器（１５０）の冷媒入口側に繋がる蒸発器用流路（１５０Ａ）に対して並列配置された蓄冷器（１６０）と、
   前記凝縮器（１２０）から流出される高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して前記高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（１９２ａ）、および前記ノズル（１９２ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により前記蓄冷器（１６０）からの前記低圧冷媒を吸引し、吸引した前記低圧冷媒と前記ノズル（１９２ａ）から噴射される冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇させて前記蒸発器（１５０）に流入させる昇圧部（１９２ｂ）を有するエジェクタ（１９２）と、
   前記並列配置のために前記蒸発器用流路（１５０Ａ）から分岐して前記蓄冷器（１６０）の冷媒入口側に至る流路（１６０Ａ）を開閉する第１開閉手段（２１１）と、
   前記蒸発器（１５０）の冷媒出口側と、前記蓄冷器（１６０）の冷媒入口側とを接続する接続流路（２２０）と、
   前記接続流路（２２０）を開閉する第２開閉手段（２１２）と、
   前記蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、前記圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴とする蓄冷器付き冷凍サイクル装置。
7. 減圧器（１４０）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１５０）と、
   前記蒸発器（１５０）から流出される前記低圧冷媒を吸入して、凝縮器（１２０）側に圧縮吐出する圧縮機（１１０）と、
   前記低圧冷媒によって蓄冷され、前記蒸発器（１５０）で蒸発された気相冷媒を前記蓄冷された蓄冷熱によって冷却させる蓄冷材を備え、前記蒸発器（１５０）に対して並列配置された蓄冷器（１６０）と、
   前記並列配置のために前記蒸発器（１５０）の冷媒入口側から分岐して前記蓄冷器（１６０）の冷媒入口側に至る流路（１６０Ｂ）に設けられ、この流路（１６０Ｂ）を開閉する開閉手段（２３０）と、
   前記蓄冷器（１６０）において充分な蓄冷状態にあると判定すると、前記圧縮機（１１０）の吐出量を低下させるエアコン制御装置（３００）と、を備えることを特徴とする蓄冷器付き冷凍サイクル装置。

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