JP6911527B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルに関する。

従来、特許文献１に示されるような冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧部、及び蒸発器等の冷凍サイクル装置の構成部品を配管で接続することにより構成されている。

特開２００７−１７８０１１号公報

特許文献１に示される冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル装置の構成部品と配管とを接続する必要があり、冷凍サイクル装置の組付工数が多くなる。更に、配管が有るために、冷凍サイクル装置全体の体積が大きくなりやすい。

本発明は、これらの点に鑑みてなされており、冷凍サイクル装置の組付工数を低減し、小型化が可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部（１２）、凝縮部から流出した冷媒を減圧させる減圧部（１３）、及び減圧部において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発部（１４）を、筐体（５）内に収容した冷凍サイクル装置（１）であって、
一対の板部材（３１Ａ、３１Ｂ）を貼り合わせることによって構成されて、内部に冷媒を流通させる冷媒流路（２０）を有する複数の流路ユニット（３０）を備え、
複数の流路ユニットは、板面に垂直な方向に積層配置されており、冷媒流路によって、凝縮部、減圧部、及び蒸発部が形成され、流路ユニットの凝縮部と蒸発部との間には、凝縮部と蒸発部との間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部が形成されており、
熱伝達阻害部は、流路ユニットの表裏を貫通する開口部（３９Ａ、３９Ｂ）であり、圧縮機は、複数の流路ユニットが積層配置された際に、複数の開口部及び筐体によって形成される空間に収容されており、さらに、圧縮機の吐出口は、それぞれの冷媒流路の凝縮部側に接続されており、圧縮機の吸込口は、それぞれの冷媒流路の蒸発部側に接続されている。

これにより、冷凍サイクル装置の構成部品である凝縮部、減圧部、及び蒸発部を、一枚の流路ユニットに形成することができる。このため、冷凍サイクル装置の構成部品である凝縮部、減圧部、及び蒸発部を配管で接続する必要が無い。この結果、冷凍サイクル装置の組付工数を低減させることができる。また、冷凍サイクル装置の構成部品である凝縮部、減圧部、及び蒸発部を接続する配管が不要となるので、冷凍サイクル装置の小型化が可能となる。

また、流路ユニットの凝縮部と蒸発部との間には、凝縮部と蒸発部との間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部が形成されているので、凝縮部と蒸発部との間の熱伝達が熱伝達阻害部によって阻害される。このため、凝縮部及び蒸発部を一枚の流路ユニットに形成したことにより、凝縮部と蒸発部との間の熱伝達による冷凍サイクル装置のサイクル効率の低下が抑制される。

なお、この欄及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ためのものである。

第一実施形態の冷凍サイクル装置の構成を示す斜視図である。 第一実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第一実施形態の流路ユニットの構成を示す斜視図である。 第一実施形態の第二板部材の上面図である。 第一実施形態の冷凍サイクル装置における分岐部、合流部及び冷媒流路の構成に関する説明図である。 第二実施形態の第二板部材の上面図である。

（第一実施形態）
（冷凍サイクル装置の構成）
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、箱型に形成された筐体５の内部に、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、第一送風機２５及び第二送風機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。

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、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、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、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、第一送風機２５及び第二送風機２６が配置されている。第一送風機２５は、冷凍サイクル１０を構成する凝縮部１２における熱交換の対象である空気を送風する。第二送風機２６は、冷凍サイクル１０を構成する蒸発部１４における熱交換の対象である空気を送風する。

なお、第一送風機２５、第二送風機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。第一送風機２５、第二送風機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。また、第一送風機２５、第二送風機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。

第一送風機２５を構成する電動モータ、及び第二送風機２６を構成する電動モータは、それぞれ図２に示す空調制御装置５１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、冷凍サイクル１０は、筐体５の内部に収容されており、第一送風機２５、第二送風機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、図２に示すように、冷凍サイクル１０は、圧縮機１１、凝縮部１２、減圧部１３、及び蒸発部１４を有している。

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冷媒流路２０と、複数の冷媒流路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。

本実施形態の冷凍サイクル装置１において、図３に示すように、各冷媒流路２０は、一対の板部材（具体的には、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂを貼り合わせることによって構成される）の流路ユニット３０の内部に形成される。流路ユニット３０の詳細構成については後述する。図１に示すように、流路ユニット３０は、流路ユニット３０の厚さ方向（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、複数の冷媒流路２０を形成している。

図１に示すように、各流路ユニット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。コルゲートフィン２７は、第一送風機２５、第二送風機２６からの送風空気と冷媒流路２０内を流れる冷媒との熱交換を促進するものである。第一送風機２５、第二送風機２６からの送風空気は、この空間を介して流れ、冷媒流路２０内を流れる冷媒と熱交換して加熱又は冷却される。

なお、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。なお、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、圧縮して凝縮部１２に吐出する。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２に示す空調制御装置５１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５１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。

図２に示すように、圧縮機１１の吐出口には、分岐部２１が接続されている。分岐部２１は、圧縮機１１から吐出された冷媒を複数の冷媒流路２０に分岐させる。分岐部２１は、後述する流路ユニット３０の第一接続部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の冷媒出口側には、凝縮部１２の流入口側が接続されている。図１に示すように、凝縮部１２は、筐体５内部において、第一送風機２５の送風方向下流側に配置されており、複数の冷媒流路２０の一部である第一熱交換流路３４によって構成されている。

凝縮部１２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒を放熱させて、高温高圧の冷媒を凝縮させるものである。凝縮部１２は、高温高圧の冷媒が各第一熱交換流路３４を流れる過程で、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒と第一送風機２５により送風された送風空気とを熱交換させる。これにより、凝縮部１２において高温高圧の冷媒の熱が送風空気に放熱されて、送風空気が加熱される。即ち、凝縮部１２は、加熱用熱交換器として機能する。

冷媒流路２０のうち凝縮部１２の冷媒流れ下流側には、サブクール部１５が形成されている。サブクール部１５は、その内部を流通する冷媒と、後述するスーパーヒート部１６を流通する冷媒との間で熱交換を行わせる部位である。サブクール部１５及びスーパーヒート部１６については、後で詳細に説明する。

冷媒流路２０のうちサブクール部１５の冷媒流れ下流側には、減圧部１３が形成されている。減圧部１３は、サブクール部１５から流出した冷媒を減圧させる部位である。図２に示すように、減圧部１３は、冷媒流路２０の一部である減圧流路３５によって構成されている。減圧流路３５は、例えば、固定絞りである毛細管状のキャピラリーチューブによって構成されており、第一熱交換流路３４から流出した冷媒を減圧させる。つまり、減圧流路３５は、本実施形態に係る減圧部１３として機能する。

そして、減圧部１３の出口側には、蒸発部１４の流入口側が接続されている。図１に示すように、蒸発部１４は、筐体５内部において、第二送風機２６の送風方向下流側に配置されており、複数の冷媒流路２０の一部である第二熱交換流路３６によって構成されている。蒸発部１４は、減圧部１３において減圧された冷媒を蒸発させるものである。冷媒が蒸発する際の気化熱によって、蒸発部１４は冷却される。そして、蒸発部１４は、各第二熱交換流路３６を流れる過程で、減圧部１３から流出した冷媒と、第二送風機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。即ち、蒸発部１４は、冷却用熱交換器として機能する。

冷媒流路２０のうち蒸発部１４の冷媒流れ下流側には、スーパーヒート部１６が形成されている。図４に示すように、スーパーヒート部１６とサブクール部１５は、第一板部材３１Ａに形成された熱交換壁部１７Ａおよび第二板部材３１Ｂに形成された熱交換壁部１７Ｂとを介して隣接するように形成されている。これにより、スーパーヒート部１６を流通する冷媒とサブクール部１５を流通する冷媒とを熱交換させることができる。

より具体的には、サブクール部１５を流通する冷媒は、スーパーヒート部１６を流通する低温の冷媒によって冷却される。このため、サブクール部１５では、凝縮部１２において凝縮された冷媒が過冷却される。一方で、スーパーヒート部１６を流通する冷媒は、サブクール部１５を流通する高温の冷媒によって加熱される。このため、スーパーヒート部１６では、蒸発部１４から流出した冷媒が過熱される。

つまり、サブクール部１５とスーパーヒート部１６は、内部を流通する冷媒同士を互いに熱交換させる内部熱交換器を構成している。

なお、スーパーヒート部１６は、冷凍サイクルの負荷変動等により、蒸発部１４から気液二相の冷媒が流出した場合等に、当該冷媒が滞留させるアキュムレータとして機能させることもできる。つまり、負荷変動等により、スーパーヒート部１６に、冷媒を一次的に滞留させて、スーパーヒート部１６にて気液分離された冷媒のうち、気相の冷媒のみを圧縮機１１に吸い込ませることもできる。

スーパーヒート部１６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、それぞれの流路ユニット３０において蒸発部１４を構成する複数の第二熱交換流路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。合流部２２は、後述する流路ユニット３０における第二接続部３７を複数接続することによって構成される。

（流路ユニットの説明）
図３に示すように、第一実施形態の流路ユニット３０は、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて構成されており、その内部には、一つの冷媒流路２０が形成される。

第一板部材３１Ａ及び第二板部材３１Ｂは、熱伝達性の良好な金属材料（例えば、アルミニウム合金や銅合金等）によって構成されている。第一板部材３１Ａ及び第二板部材３１Ｂは、長方形状に形成されている。

第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂは、第一板部材３１Ａ及び第二板部材３１Ｂよりも低融点の金属材料であるロウ材（例えば銀ろう）によるロウ付けによって貼り合わされる。なお、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂを接着剤によって接着させて貼り合わせてもよい。

流路ユニット３０内部に形成される一つの冷媒流路２０によって、凝縮部１２の一部として機能する第一熱交換流路３４、サブクール部１５、減圧部１３の一部として機能する減圧流路３５、蒸発部１４の一部として機能する第二熱交換流路３６、及びスーパーヒート部１６が形成されている。流路ユニット３０は、第一熱交換流路３４の流入口側に、分岐部２１の一部を構成する第一接続部３２を有している。また、流路ユニット３０は、第二熱交換流路３６の流出口側に、合流部２２の一部を構成する第二接続部３７を有している。

図３の紙面上方側に示す第一板部材３１Ａは、筐体５内部に収容可能なサイズに形成された板状の部材である。図３に示すように、第一板部材３１Ａには、第一熱交換流路溝３４Ａ、サブクール溝１５Ａ、減圧流路溝３５Ａ、第二熱交換流路溝３６Ａ、スーパーヒート溝１６Ａ、第一接続凹部３２Ａ、及び第二接続凹部３７Ａが形成されている。これらの第一熱交換流路溝３４Ａ〜第二接続凹部３７Ａ等は、プレス形成、鋳造、切削等によって形成される。

図３に示すように、第一板部材３１Ａの長手方向の一端側には、第一熱交換流路溝３４Ａが配置され、第一板部材３１Ａの長手方向の他端側には、第二熱交換流路溝３６Ａが配置されている。第一板部材３１Ａの長手方向における中央部分には、つまり、第一熱交換流路溝３４Ａと第二熱交換流路溝３６Ａとの間には、窓穴形状の開口部３９Ａが、第一板部材３１Ａの表裏を貫通するように形成されている。開口部３９Ａは、流路ユニット３０として積層された際に、圧縮機１１の配置スペースとして利用される。

第一熱交換流路溝３４Ａは、第一板部材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。第一熱交換流路溝３４Ａは、第一板部材３１Ａのうち、第二板部材３１Ｂに対応する側の面において、蛇行状に曲がった溝として形成されており、流路ユニット３０における第一熱交換流路３４の一部（本実施形態では、上側部分）を構成する。

第一熱交換流路溝３４Ａの流入口側には、第一接続凹部３２Ａが形成されている。第一接続凹部３２Ａは、板材に絞り加工を施すことによって、第一板部材３１Ａの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第一熱交換流路溝３４Ａとが接続されている。そして、椀状に形成された第一接続凹部３２Ａの突出部分には、連通穴３３Ａが形成されており、第一接続凹部３２Ａ内部との間を連通している。第一接続凹部３２Ａは、流路ユニット３０における第一接続部３２の一部を構成する。

図３に示すように、第一板部材３１Ａにおいて、第一熱交換流路溝３４Ａの流出口側には、サブクール溝１５Ａが配置されている。サブクール溝１５Ａは、第一板部材３１Ａの長手方向に沿って、つまり、第一熱交換流路溝３４Ａ側から第二熱交換流路溝３６Ａ側に流れるように形成されている。

図３に示すように、第一板部材３１Ａにおいて、サブクール溝１５Ａの流出口側には、減圧流路溝３５Ａが配置されている。減圧流路溝３５Ａは、第一板部材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、流路ユニット３０における減圧流路３５の一部（本実施形態では、上側部分）を構成する。

減圧流路溝３５Ａの流出口側には、第二熱交換流路溝３６Ａが形成されている。第二熱交換流路溝３６Ａは、第一板部材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、第二熱交換流路溝３６Ａは、第一板部材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、流路ユニット３０における第二熱交換流路３６の一部（本実施形態では、上側部分）を構成する。

図３に示すように、第二熱交換流路溝３６Ａの流出口側には、スーパーヒート溝１６Ａが形成されている。本実施形態では、スーパーヒート溝１６Ａは、開口部３９Ａの周縁に沿って形成されている。スーパーヒート溝１６Ａの一部は、薄板形状の熱交換壁部１７Ａを介して、サブクール溝１５Ａと隣接している。

図３に示すように、スーパーヒート溝１６Ａの流出口側には、第二接続凹部３７Ａが形成されている。第二接続凹部３７Ａは、第一接続凹部３２Ａと同様に、板材に絞り加工を施すことによって、第一板部材３１Ａの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側とスーパーヒート溝１６Ａとが接続されている。椀状に形成された第二接続凹部３７Ａの突出部分には、連通穴３８Ａが形成されており、第二接続凹部３７Ａ内部との間を連通している。第二接続凹部３７Ａは、流路ユニット３０における第二接続部３７の一部を構成する。

図３の紙面下方側に示す第二板部材３１Ｂは、筐体５内部に収容可能なサイズに形成された板状の部材であり、第一板部材３１Ａと同じサイズで形成されている。図３、図４に示すように、第二板部材３１Ｂには、第一板部材３１Ａと同様に、第一熱交換流路溝３４Ｂ、サブクール溝１５Ｂ、減圧流路溝３５Ｂ、第二熱交換流路溝３６Ｂ、スーパーヒート溝１６Ｂ、第一接続凹部３２Ｂ、及び第二接続凹部３７Ｂが形成されている。これらの第一熱交換流路溝３４Ｂ〜第二接続凹部３７Ｂ等は、プレス形成、鋳造、切削等によって形成される。

図３、図４に示すように、第二板部材３１Ｂの長手方向の一端側には、第一熱交換流路溝３４Ｂが配置され、第二板部材３１Ｂの長手方向の他端側には、第二熱交換流路溝３６Ｂが配置されている。第二板部材３１Ｂの長手方向における中央部分には、つまり、第一熱交換流路溝３４Ｂと第二熱交換流路溝３６Ｂとの間には、窓穴形状の開口部３９Ｂが、第二板部材３１Ｂの表裏を貫通するように形成されている。開口部３９Ｂは、第一板部材３１Ａの開口部３９Ａと同様に、流路ユニット３０として積層された際に、圧縮機１１の配置スペースとして利用される。

第一熱交換流路溝３４Ｂは、第二板部材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。第一熱交換流路溝３４Ｂは、第二板部材３１Ｂのうち、第一板部材３１Ａに対応する側の面において、蛇行状に曲がった溝として形成されており、流路ユニット３０における第一熱交換流路３４の他の部分（本実施形態では、下側部分）を構成する。

従って、図３、図５に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、第一熱交換流路溝３４Ａと第一熱交換流路溝３４Ｂによって、管路状の第一熱交換流路３４が流路ユニット３０の内部に形成される。

図３、図４に示すように、第二板部材３１Ｂにおいて、第一熱交換流路溝３４Ｂの流入口側には、第一接続凹部３２Ｂが配置されている。第一接続凹部３２Ｂは、板材に絞り加工を施すことによって、第二板部材３１Ｂの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側と第一熱交換流路溝３４Ｂとが接続されている。椀状に形成された第一接続凹部３２Ｂの突出部分には、連通穴３３Ｂが形成されており、第一接続凹部３２Ｂの内部と連通している。

図３に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、第一熱交換流路３４の流入口側には、第一接続凹部３２Ａと第一接続凹部３２Ｂによって、略球状に形成されて流路ユニット３０の積層方向に突出する第一接続部３２が形成される。

この第一接続部３２には、第一接続部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５に示すように、複数の流路ユニット３０を積層した場合には、下側の流路ユニット３０における連通穴３３Ａと、上側の流路ユニット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、積層した複数の流路ユニット３０の第一接続部３２の間における冷媒の流れが許容される為、各第一接続部３２は、分岐部２１の一部として機能する。

第一熱交換流路溝３４Ｂの流出口側には、サブクール溝１５Ｂが配置されている。サブクール溝１５Ｂは、第二板部材３１Ｂの長手方向に沿って、つまり、第一熱交換流路溝３４Ｂ側から第二熱交換流路溝３６Ｂ側に向かって形成されている。

従って、図３、図５に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、サブクール溝１５Ａとサブクール溝１５Ｂによって、管路状のサブクール部１５が流路ユニット３０の内部に形成される。

図３、図４に示すように、第二板部材３１Ｂにおけるサブクール溝１５Ｂの流出口側には、減圧流路溝３５Ｂが配置されている。減圧流路溝３５Ｂは、第二板部材３１Ｂの一面側において、第一板部材３１Ａにおける減圧流路溝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、流路ユニット３０における減圧流路３５の他の部分（本実施形態では、下側部分）を構成する。

従って、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、減圧流路溝３５Ａと減圧流路溝３５Ｂによって、冷媒流路２０の他の部位と比較して流路断面積の小さい毛細管状の減圧流路３５が流路ユニット３０の内部に形成される。減圧流路３５は、冷凍サイクル装置１における減圧部１３を構成する。

第二板部材３１Ｂにおける減圧流路溝３５Ｂの流出口側には、第二熱交換流路溝３６Ｂが形成されており、第二板部材３１Ｂの開口部３９Ｂに対して他方側（例えば、図３、図４における左側）に配置されている。そして、第二熱交換流路溝３６Ｂは、第二板部材３１Ｂの一面側において、第一板部材３１Ａの第二熱交換流路溝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、流路ユニット３０における第二熱交換流路３６の他の部分（本実施形態では、下側部分）を構成する。

図３、図５に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、第二熱交換流路溝３６Ａと第二熱交換流路溝３６Ｂによって、管路状の第二熱交換流路３６が流路ユニット３０の内部に形成される。

図３、図４に示すように、第二熱交換流路溝３６Ｂの流出口側には、スーパーヒート溝１６Ｂが形成されている。本実施形態では、スーパーヒート溝１６Ｂは、開口部３９Ｂの周縁に沿って形成されている。スーパーヒート溝１６Ｂの一部は、薄板形状の熱交換壁部１７Ｂを介して、サブクール溝１５Ｂと隣接している。

図３、図５に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、第一熱交換流路３４の流出口側には、管路状のスーパーヒート部１６が形成される。

図３に示すように、サブクール部１５及びスーパーヒート部１６は、凝縮部１２と蒸発部１４との間であって、流路ユニット３０の長手方向の中央部に形成されている。

上述したように、スーパーヒート溝１６Ａ、１６Ｂの一部は、薄板形状の熱交換壁部１７Ａ、１７Ｂを介して、サブクール溝１５Ａ、１５Ｂと隣接している。このため、サブクール部１５内を流通する冷媒とスーパーヒート部１６内を流通する冷媒との間で、熱交換壁部１７Ａ、１７Ｂを介して、熱交換が行われる。

図３に示すように、スーパーヒート溝１６Ｂの流出口側には、第二接続凹部３７Ｂが形成されている。第二接続凹部３７Ｂは、板材に絞り加工を施すことによって、第二板部材３１Ｂの一面側が窪んだ椀状に形成されており、その内側とスーパーヒート溝１６Ｂとが接続されている。椀状に形成された第二接続凹部３７Ｂの突出部分には、連通穴３８Ｂが形成されており、第二接続凹部３７Ｂ内部との間を連通している。

図３に示すように、第一板部材３１Ａと第二板部材３１Ｂとを貼り合わせて流路ユニット３０を組み立てると、スーパーヒート溝１６Ｂの流出口側には、第二接続凹部３７Ａと第二接続凹部３７Ｂによって、略球状に形成されて流路ユニット３０の積層方向に突出する略球状の第二接続部３７が形成される。

この第二接続部３７には、第二接続部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、図５に示すように、複数の流路ユニット３０を積層した場合には、下側の流路ユニット３０における連通穴３８Ａと、上側の流路ユニット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、積層した複数の流路ユニット３０の第二接続部３７の間における冷媒の流れが許容される為、第二接続部３７は、合流部２２の一部として機能する。

なお、複数の流路ユニット３０を積層した場合には、分岐部２１を構成する複数の第一接続部３２の内、一つの第一接続部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二接続部３７の内、一つの第二接続部３７に対して、圧縮機１１の吸込口側が接続されている。

図３や図４に示すように、開口部３９Ａ、３９Ｂは、第一熱交換流路３４（凝縮部１２）と第二熱交換流路３６（蒸発部１４）の間に形成されている。このため、第一熱交換流路３４（凝縮部１２）と第二熱交換流路３６（蒸発部１４）との間の熱伝達が開口部３９Ａによって阻害される。なお、開口部３９Ａ、３９Ｂは、熱伝達阻害部に対応する。

冷凍サイクル装置１においては、このように構成された流路ユニット３０を複数組積層することによって、複数の冷媒流路２０を介して、冷媒を循環させる回路構成が実現される。

（冷凍サイクル装置の作動）
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、第一送風機２５及び第二送風機２６の作動を開始する。

第一送風機２５及び第二送風機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。第一送風機２５から送風された空気は、積層された複数の流路ユニット３０の間であって、各流路ユニット３０における第一熱交換流路３４の間を流れる。一方、第二送風機２６から送風された空気は、複数の流路ユニット３０の間であって、各流路ユニット３０における第二熱交換流路３６の間を流れる。

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、積層された複数の流路ユニット３０の第一接続部３２を、連通穴３３Ａ、連通穴３３Ｂを利用して接続することによって構成されている。また、各第一接続部３２は、流路ユニット３０内に形成された冷媒流路２０の一部である第一熱交換流路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冷媒流路２０に分岐させることができる。この際、分岐部２１では、気相状態の冷媒の流れを分岐させるので、各流路ユニット３０の冷媒流路２０へ略均等の流量の冷媒を流入させることができる。

高温高圧の気相冷媒は、分岐部２１から第一熱交換流路３４内を流れる。この時、高温高圧の気相冷媒は、第一熱交換流路３４の管壁を構成する第一板部材３１Ａ、第二板部材３１Ｂ及びコルゲートフィン２７を介して、第一送風機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、第一送風機２５からの送風空気は温められる。第一熱交換流路３４は、冷凍サイクル１０における凝縮部１２の一部として機能する。そして、第一熱交換流路３４を流れる冷媒は、第一送風機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、各流路ユニット３０内の冷媒流路２０において、第一熱交換流路３４から流出した液相冷媒は、サブクール部１５を流通することによって過冷却されたうえで、減圧流路３５に流入する。減圧流路３５では、第一熱交換流路３４から流出した冷媒が減圧される。

各冷媒流路２０において、減圧流路３５にて減圧された低温低圧の冷媒は、気液二相状態で第二熱交換流路３６に流入し、第二熱交換流路３６を流れる過程で蒸発する。この時、当該冷媒は、第二送風機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、第二熱交換流路３６は、冷凍サイクル１０における蒸発部１４の一部として機能する。これにより、冷凍サイクル装置１は、第二送風機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、第二熱交換流路３６を流れる過程で蒸発する為、気相状態で第二熱交換流路３６から流出する。

各冷媒流路２０の第二熱交換流路３６から流出した気相冷媒は、スーパーヒート部１６を流通することによって過熱されたうえで、それぞれ第二接続部３７内に流入する。上述したように、各第二接続部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。また、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、各冷媒流路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。

（冷凍サイクル装置の効果）
以上説明したように、冷凍サイクル装置１は、一対の板部材３１Ａ、３１Ｂを貼り合わせることによって形成されて、内部に冷媒を流通させる冷媒流路２０を有する流路ユニット３０を備えている。そして、冷媒流路２０によって、凝縮部１２、減圧部１３、及び蒸発部１４が形成されている。

これにより、冷凍サイクル装置１の構成部品である凝縮部１２、減圧部１３、及び蒸発部１４を、一枚の流路ユニット３０に形成することができる。このため、冷凍サイクル装置１の構成部品である凝縮部１２、減圧部１３、及び蒸発部１４を配管で接続する必要が無い。この結果、冷凍サイクル装置１の組付工数を低減させることができる。また、冷凍サイクル装置１の構成部品である凝縮部１２、減圧部１３、及び蒸発部１４を接続する配管が不要となるので、冷凍サイクル装置１の小型化が可能となる。

また、流路ユニット３０の凝縮部１２と蒸発部１４との間には、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達を阻害する開口部３９Ａ、３９Ｂ（熱伝達阻害部）が形成されている。これにより、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達が開口部３９Ａ、３９Ｂ（熱伝達阻害部）によって阻害される。このため、凝縮部１２及び蒸発部１４を一枚の流路ユニット３０に形成したことにより、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達による冷凍サイクル装置１のサイクル効率の低下が抑制される。

凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部は、流路ユニット３０の表裏を貫通する開口部３９Ａ、３９Ｂで構成されている。このように開口部３９Ａ、３９Ｂによって熱伝達阻害部を構成したので、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部を容易に設けることができる。また、開口部３９Ａ、３９Ｂによって、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達を確実に阻害させることができる。

圧縮機１１は開口部３９Ａ、３９Ｂの内部に配置されている。これにより、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達を阻害するための開口部３９Ａ、３９Ｂの内部に圧縮機１１が配置されることにより、圧縮機１１が流路ユニット３０の外部に配置された構成と比較して、冷凍サイクル装置１を小型化することができる。

また、凝縮部１２と減圧部１３との間の冷媒流路２０には、凝縮部１２において凝縮された冷媒を過冷却させるサブクール部１５が形成されている。そして、蒸発部１４の流出口側の冷媒流路２０には、蒸発部１４から流出した冷媒を過熱するスーパーヒート部１６が形成されている。これにより、サブクール部１５によって冷媒が過冷却され、スーパーヒート部１６によって冷媒が過熱される。従って、蒸発部１４の出口側冷媒のエンタルピから入口側冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差を拡大させて、冷凍サイクル装置１のサイクル効率を向上させることができる。

また、サブクール部１５とスーパーヒート部１６は、流路ユニット３０に形成された熱交換壁部１７Ａ、１７Ｂを介して隣接し形成され、サブクール部１５内を流通する冷媒とスーパーヒート部１６内を流通する冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を構成している。

これにより、サブクール部１５を流通する高温の冷媒がスーパーヒート部１６を流通する低温の冷媒によって冷却されるとともに、スーパーヒート部１６を流通する低温の冷媒がサブクール部１５を流通する高温の冷媒によって加熱される。このため、外部の熱等を利用すること無く、サブクール部１５内を流通する冷媒とスーパーヒート部１６内を流通する冷媒とを熱交換させることができ、流路ユニット３０を小型化することが可能となる。

流路ユニット３０の一端側には凝縮部１２が配置され、流路ユニット３０の他端側には蒸発部１４が配置され、サブクール部１５及びスーパーヒート部１６は、凝縮部１２と蒸発部１４との間に形成されている。これにより、サブクール部１５及びスーパーヒート部１６が、凝縮部１２と蒸発部１４との外側に形成されている構造と比較して、流路ユニット３０を小型化することができ、ひいては、冷凍サイクル装置１を小型化することができる。

以上説明したように、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、第一送風機２５、第二送風機２６から送風される送風空気を温度調整して空調対象空間である車室内へ供給することができる。

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それぞれ並列に流れる複数の冷媒流路２０と、複数の冷媒流路２０から流出した冷媒を合流させ、圧縮機１１側へ流出させる合流部２２とを有している。

更に、各冷媒流路２０は、図２〜図５に示すように、凝縮部１２の一部を構成する第一熱交換流路３４と、第一熱交換流路３４から流出した冷媒を減圧させる減圧流路３５と、蒸発部１４の一部を構成する第二熱交換流路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、係る冷凍サイクル装置１は、複数の冷媒流路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、複数の冷媒流路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、冷凍サイクル装置１は、各冷媒流路２０における第一熱交換流路３４及び第二熱交換流路３６の熱交換性能のばらつきを抑え、凝縮部１２及び蒸発部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、冷凍サイクル装置１は、第一送風機２５、第二送風機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。

また、図１〜図５に示すように、冷凍サイクル装置１は、複数の冷媒流路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、凝縮部１２及び蒸発部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、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、装置自体の配置スペースの増大を抑えつつ、凝縮部１２及び蒸発部１４における性能低下を抑制することができる。

（第二実施形態）
第二実施形態の流路ユニット３０では、第一実施形態の流路ユニット３０に対して、図６に示すように、第一熱交換流路溝３４Ｂは、第一送風機２５の送風方向に沿って形成され、第二熱交換流路溝３６Ｂは、第二送風機２６の送風方向に沿って形成されている。第一熱交換流路溝３４Ａもまた、第一送風機２５の送風方向に沿って形成され、第二熱交換流路溝３６Ａもまた、第二送風機２６の送風方向に沿って形成されている。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態では、流路ユニット３０の凝縮部１２と蒸発部１４との間に形成された熱伝達を阻害する熱伝達阻害部は、流路ユニット３０の表裏を貫通する開口部３９Ａ、３９Ｂである。しかし、流路ユニット３０の凝縮部１２と蒸発部１４との間に、流路ユニット３０の他の部分に比べて板厚が薄い熱伝達阻害部を形成してもよい。このような実施形態であっても、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達が阻害される。

また、開口部３９Ａ、３９Ｂに、グラスウール等の繊維系断熱材やウレタンフォーム等の発泡系断熱材等で構成された断熱部材を設けた実施形態であってもよい。この実施形態であれば、断熱部材によって、凝縮部１２と蒸発部１４との間の熱伝達がより一層阻害される。

以上説明した実施形態では、第一送風機２５及び第二送風機２６は、筐体５の吹出口と対向する面に配置されている。しかし、第一送風機２５及び第二送風機２６の配置位置は、これに限定されず、流路ユニット３０の両側部に配置されている実施形態であってもよい。

以上説明した実施形態では、第一板部材３１Ａ及び第二板部材３１Ｂは、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝達性の良好な金属材料によって構成されている。しかし、第一板部材３１Ａ及び第二板部材３１Ｂは、カーボン材料や樹脂材料であってもよい。

１ 冷凍サイクル装置
１１ 圧縮機
１２ 凝縮部
１３ 減圧部
１４ 蒸発部
１５ サブクール部
１６ スーパーヒート部
１７Ａ 熱交換壁部
１７Ｂ 熱交換壁部
２０ 冷媒流路
３０ 流路ユニット
３９Ａ 開口部（熱伝達阻害部）
３９Ｂ 開口部（熱伝達阻害部）

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部（１２）、前記凝縮部から流出した前記冷媒を減圧させる減圧部（１３）、及び前記減圧部において減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発部（１４）を、筐体（５）内に収容した冷凍サイクル装置（１）であって、
   一対の板部材（３１Ａ、３１Ｂ）を貼り合わせることによって構成されて、内部に前記冷媒を流通させる冷媒流路（２０）を有する複数の流路ユニット（３０）を備え、
   前記複数の流路ユニットは、板面に垂直な方向に積層配置されており、
   前記冷媒流路によって、前記凝縮部、前記減圧部、及び前記蒸発部が形成され、
   前記流路ユニットの前記凝縮部と前記蒸発部との間には、前記凝縮部と前記蒸発部との間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部が形成されており、
   前記熱伝達阻害部は、前記流路ユニットの表裏を貫通する開口部（３９Ａ、３９Ｂ）であり、
   前記圧縮機は、前記複数の流路ユニットが積層配置された際に、複数の前記開口部及び前記筐体によって形成される空間に収容されており、
   さらに、前記圧縮機の吐出口は、それぞれの前記冷媒流路の前記凝縮部側に接続されており、前記圧縮機の吸込口は、それぞれの前記冷媒流路の前記蒸発部側に接続されている冷凍サイクル装置。
2. 前記凝縮部と前記減圧部との間の前記冷媒流路には、前記凝縮部において凝縮された前記冷媒を過冷却させるサブクール部（１５）が形成され、
   前記蒸発部の流出口側の前記冷媒流路には、前記蒸発部から流出した前記冷媒を過熱するスーパーヒート部（１６）が形成されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記サブクール部と前記スーパーヒート部は、前記流路ユニットに形成された熱交換壁部（１７Ａ、１７Ｂ）を介して隣接して形成され、前記サブクール部を流通する前記冷媒と前記スーパーヒート部を流通する前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を構成している請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記流路ユニットの一端側には前記凝縮部が配置され、前記流路ユニットの他端側には前記蒸発部が配置され、
   前記サブクール部及び前記スーパーヒート部は、前記凝縮部と前記蒸発部との間に形成されている請求項２又は３に記載の冷凍サイクル装置。

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