JPH05296580A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒凝縮器に当たる冷却媒体の温度変化に伴
って得られるサブクールが大きく変化する場合でも、サ
イクル効率を上げるのに最適なサブクールを得ることの
できる冷凍サイクルを提供すること。 【構成】 ダクト１内に配された室内凝縮器１４は、冷
媒と送風空気との熱交換を行う熱交換部が、上流域部１
４ａ、中流域部１４ｂ、下流域部１４ｃに区分けされ、
中流域部１４ｂと下流域部１４ｃとを結ぶ冷媒通路１４
ｄにサブクール制御弁２２の感温筒２２ｈが接触されて
いる。サブクール制御弁２２は、感温筒２２ｈが接触す
る下流域部１４ｃ上流のサブクールが所定値（２〜１０
℃）となるように、絞り部の開度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧冷媒の過冷却度
（以下サブクールと言う）を制御する過冷却度制御弁を
備えた冷凍サイクルに関し、自動車用空調装置に用いて
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アキュムレータサイクルで
は、冷媒凝縮器の下流に、図１５に示すようなサブクー
ル制御弁１００（実開昭５５−８５６７１号公報参照）
を設けてサブクールを得る方法が知られている。このサ
ブクール制御弁１００は、ダイアフラム１０１と連動し
て絞り部１０２を開閉する弁体１０３、絞り部１０２を
開く方向へ弁体１０３を付勢する調節バネ１０４、およ
び冷媒凝縮器（図示しない）下流の冷媒の温度変化を圧
力変化に変換する感温筒１０５等より構成されている。
弁体１０３の変位は、キャピラリチューブ１０６を介し
てダイアフラム１０１の上側に作用する感温筒１０５内
の圧力と、ダイアフラム１０１の下側に作用する高圧圧
力および調節バネ１０４のバネ力とのバランスによって
調整され、その弁体１０３の変位に応じて絞り部１０２
の開度が決定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のサブ
クール制御弁１００は、あらかじめ所定（例えば５〜１
０℃）のサブクールが冷媒凝縮器内で取れるように調節
バネ１０４のバネ力が設定されることから、例えば、上
記のサブクール制御弁１００を用いて、図１６あるいは
図１７に示すようなサブクールサイクル（共に公知のサ
イクルではない）を構成する場合には、以下に述べるよ
うな課題が生じる。図１６に示すサブクールサイクル
は、自動車空調用ヒートポンプサイクルを構成するもの
で、冷媒圧縮機２００、車室内へ送風空気を導くダクト
２０１内に配された室内凝縮器２０２、サブクール制御
弁１００、ダクト２０１内で室内凝縮器２０２の風上側
に配された室内蒸発器２０３、ＥＰＲ（蒸発圧力調整
弁）２０４、ダクト２０１の外部に配された室外蒸発器
２０５、アキュムレータ２０６、室内蒸発器２０３とＥ
ＰＲ２０４とを迂回する迂回路２０７、および迂回路２
０７を開閉する電磁弁２０８を備える。

【０００４】今、迂回路２０７を閉じて（電磁弁２０８
を閉じる）サブクール制御弁１００より流出した冷媒を
室内蒸発器２０３へ導くと、送風機２０９によってダク
ト２０１内に導入された空気が室内蒸発器２０３を通過
する際に冷却され、その後、室内凝縮器２０２を通過す
る際に加熱されて車室内へ吹き出される。この時、室内
凝縮器２０２を流れる冷媒の飽和温度が５０℃前後であ
るとすると、室内蒸発器２０３で冷却された０℃近い冷
風が室内凝縮器２０２に当たることにより、理想的には
室内凝縮器２０２で５０℃近くのサブクールを得ること
ができる。ところが、迂回路２０７を開いて（電磁弁２
０８を開く）サブクール制御弁１００より流出した冷媒
を室外蒸発器２０５へ導くとともに、内気モードを設定
してダクト２０１内に３０℃前後の車室内空気（内気）
を導入すると、そのダクト２０１内に導入された空気は
室内蒸発器２０３で冷却されることなく、そのままの温
度（３０℃）で室内凝縮器２０２に当たることになる。
このため、室内凝縮器２０２では、高々２０℃程度のサ
ブクールしか得られないことになる。

【０００５】また、図１７に示すサブクールサイクル
は、車両空調用冷凍サイクルを構成するもので、室内凝
縮器２０２の上流に室外凝縮器２１０を備えるととも
に、室内凝縮器２０２への送風量を調節するエアミック
スダンパ２１１を有し、このエアミックスダンパ２１１
の開閉によって、室内凝縮器２０２には室内蒸発器２０
３で冷却された０℃近い冷風が当たったり当たらなかっ
たりする。例えば、エアミックスダンパ２１１が室内凝
縮器２０２を全開（図中実線で示す位置）して、室内凝
縮器２０２に０℃近い冷風が当たる場合には、室内凝縮
器２０２を流れる冷媒の飽和温度が５０℃前後であれ
ば、理想的には５０℃近くのサブクールが得られる。ま
た、エアミックスダンパ２１１が室内凝縮器２０２を閉
じると（図中一点鎖線で示す位置）、室内凝縮器２０２
には冷風が当たらないため、室内凝縮器２０２は単なる
冷媒通路を成し、仮に外気温（室外凝縮器２１０に当た
る風の温度）が３０℃であれば、室外凝縮器２１０、室
内凝縮器２０２を流れる冷媒の飽和温度５０℃が、外気
温３０℃まで理想的に冷却されても２０℃程度のサブク
ールしか得られないことになる。

【０００６】従って、図１６および図１７に示すサブク
ールサイクルで、仮に室内凝縮器２０２で２０℃のサブ
クールが得られるようにサブクール制御弁１００の調節
バネ１０４のバネ力を設定した場合には、室内蒸発器２
０３で冷却された０℃近い冷風が室内凝縮器２０２に当
たる時でもサブクールを２０℃に制御しようとする。こ
のため、上述したように０℃近い冷風を利用して十分大
きなサブクール（５０℃）を得ることができなくなる。
逆に、室内凝縮器２０２で５０℃のサブクールが得られ
るように、サブクール制御弁１００の調節バネ１０４の
バネ力を設定した場合には、図１６に示すサイクルで室
内凝縮器２０２に当たる送風空気の温度が３０℃前後で
ある時、あるいは図１７に示すサイクルでエアミックス
ダンパ２１１が室内凝縮器２０２を閉じた時でも、室内
凝縮器２０２で５０℃のサブクールを得るまでサブクー
ル制御弁１００で絞り部１０２の開度を絞ろうとするた
め、高圧側の圧力が大幅に上昇してしまう。

【０００７】このように、従来のサブクール制御弁１０
０では、室内凝縮器２０２内で所定のサブクールが得ら
れるように調節バネ１０４のバネ力が設定されているこ
とから、上述のように、室内凝縮器２０２に当たる空気
の温度が大きく変化して室内凝縮器２０２で得られるサ
ブクールが大きく変化するようなサイクルを構成する場
合に対応することができず（サブクールを大きく変化さ
せて制御することができない）、サイクル効率を悪化さ
せることになる。本発明は、上記事情に基づいて成され
たもので、その目的は、冷媒凝縮器に当たる冷却媒体の
温度変化に伴って得られるサブクールが大きく変化する
場合でも、サイクル効率を上げるのに最適なサブクール
を得ることのできる冷凍サイクルを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、通過する冷媒を冷却媒体との熱交換によっ
て凝縮液化する熱交換部を備え、この熱交換部の少なく
とも下流域部が、冷却媒体の温度が大きく変化する温度
場に配された冷媒凝縮器と、前記冷媒凝縮器下流の冷媒
流路を絞る絞り部、この絞り部を開閉する弁体、および
前記下流域部上流の冷媒の温度変化を圧力変化に変換す
る感温部を備え、この感温部の圧力変化に基づいて、前
記下流域部上流の過冷却度が所定値となるように、前記
弁体を変位させて前記絞り部の開度を調整する過冷却度
制御弁とを備えたことを技術的手段とする。また、前記
冷媒凝縮器は、前記感温部を取付けるための取付用配管
を備え、この取付用配管が前記下流域部上流で前記熱交
換部の側方に突出して設けられたことを技術的手段とす
る。

【０００９】

【作用】上記構成より成る本発明の冷凍サイクルは、冷
媒凝縮器の下流域部上流のサブクールが所定値となるよ
うに、過冷却度制御弁の絞り部の開度が調整される。従
って、冷媒凝縮器の下流域部に流入する冷媒は、すでに
所定値のサブクールまで冷却された液冷媒であるため、
下流域部で冷媒との熱交換を行なう冷却媒体の温度変化
に応じて、下流域部で取りうる最大限のサブクールを得
ることができる。つまり、下流域部で冷媒との熱交換を
行なう冷却媒体の温度が大きく変化しても、その冷却媒
体の温度と下流域部上流の冷媒の飽和温度との温度差
（冷却媒体の温度＜冷媒の飽和温度）に応じたサブクー
ルを得ることができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の冷凍サイクルを用いた車両用
空気調和装置の一実施例を、図１ないし図６に基づき説
明する。図１は車両用空気調和装置の概略構成図であ
る。この車両用空気調和装置は、電気自動車に搭載され
るもので、車室内に送風空気を導くためのダクト１、こ
のダクト１内で車室内に向かう空気流を生じさせる送風
機２、およびアキュムレータ式冷凍サイクル３を備え
る。ダクト１は、その上流端に、ダクト１内へ車室内空
気（内気）を取り入れるたの内気導入口４、および車室
外空気（外気）を取り入れるための外気導入口５が設け
られ、各導入口４、５の導入空気量がダンパ６によって
調節される。ダクト１の下流端は、車両の窓ガラスに向
かって送風空気を吐出するＤＥＦ吹出口７、乗員の上半
身に向かって送風空気を吐出するＶＥＮＴ吹出口８、乗
員の足元付近に向かって送風空気を吐出するＦＯＯＴ吹
出口９に連通され、各吹出口７〜９は、選択された吹出
口モードに応じて作動する吹出口切替ダンパ１０、１
１、１２によって切り替えられる。ダクト１内には、冷
凍サイクル３の室内蒸発器１３および室内凝縮器１４
（本発明の冷媒凝縮器）が配されるとともに、室内凝縮
器１４への送風量を調節するエアミックスダンパ１５が
設けられている。このエアミックスダンパ１５は、室内
凝縮器１４を通過する空気量と、ダクト１内に形成され
るバイパス路１６（室内凝縮器を迂回する通路）を通過
する空気量との割合を調節して、吹き出し空気の温度調
節を行なう。

【００１１】冷凍サイクル３は、冷媒の流通方向を切り
替えることのできる四方弁１７を備え、この四方弁１７
の切り替えに基づいて暖房運転と冷房運転を行なうこと
ができる。冷凍サイクル３は、上記の室内蒸発器１３お
よび室内凝縮器１４の他に、電動モータ１８によって回
転駆動される冷媒圧縮機１９、電動ファン２０の送風を
受けて、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転
時には凝縮器として機能する室外熱交換器２１、室内凝
縮器１４で得られるサブクールを制御するサブクール制
御弁２２（本発明の過冷却度制御弁）、室内蒸発器１３
と室外熱交換器２１との間に設けられた蒸発圧力調整弁
２３（以下ＥＰＲと呼ぶ）、冷媒圧縮機１９の上流に配
されたアキュムレータ２４の各機能部品を備え、それぞ
れ冷媒配管２５によって接続されている。また、冷凍サ
イクル３には、室内蒸発器１３とＥＰＲ２３とを迂回し
てサブクール制御弁２２と室外熱交換器２１とを連絡す
る迂回路２６が形成されており、暖房運転時にその迂回
路２６を冷媒が流れることで、除湿暖房を行なわず、外
気モード（外気を導入する）による暖房を行なうことが
できる。この迂回路２６には、迂回路２６を開閉する電
磁弁２７が設けられており、冷房運転時および除湿暖房
を行なう際に迂回路２６を閉じるように制御される。ま
た、冷媒配管２５には、冷房運転時と暖房運転時とで、
冷媒の逆流を防止するための逆止弁２８〜３１が適宜設
けられている。

【００１２】なお、本実施例の室内凝縮器１４は、冷媒
と送風空気との熱交換を行なう熱交換部が、上流域部１
４ａ、中流域部１４ｂ、下流域部１４ｃと３つの流域部
に区分けされ、その各流域部１４ａ、１４ｂ、１４ｃが
ダクト１内を流れる送風空気に対して対向流となるよう
に、中流域部１４ｂを挟んで、上流域部１４ａがダクト
１内の風下側に配され、下流域部１４ｃがダクト１内の
風上側に配された３層構造に設けられている。

【００１３】つぎに、図２を参照してサブクール制御弁
２２の構造を説明する。サブクール制御弁２２は、絞り
部２２ａが形成された弁本体２２ｂ、弁本体２２ｂの上
部に設けられたダイアフラム２２ｃ、このダイアフラム
２２ｃの変位に伴って絞り部２２ａを開閉する弁体２２
ｄ、ピン２２ｅおよびバネガイド２２ｆを介して絞り部
２２ａの開度が大きくなる方向（図２上方向）へ弁体２
２ｄを付勢する調節バネ２２ｇ、内部圧力の変化をダイ
アフラム２２ｃの上側に伝える感温筒２２ｈ（本発明の
感温部）、ダイアフラム２２ｃの下側に絞り部２２ａよ
り上流の高圧圧力を伝える外均管２２ｉ等から構成され
ている。弁本体２２ｂには、室内凝縮器１４の出口と連
通される入口ポート２２ｊ、室内蒸発器１３の入口およ
び迂回路２６の入口と連通される出口ポート２２ｋが取
り付けられており、その両ポート２２ｊ、２２ｋは、絞
り部２２ａを介して連通されている。感温筒２２ｈは、
内部にガス冷媒が封入されて、室内凝縮器１４の中流域
部１４ｂと下流域部１４ｃとを結ぶ冷媒通路１４ｄに接
触して設けられ、その冷媒通路１４ｄを流れる冷媒の温
度変化を圧力変化に変換し、その圧力変化をキャピラリ
チューブ２２ｌを介してダイアフラム２２ｃの上側に伝
える。外均管２２ｉは、図１に示すように、下流域部１
４ｃの上流、すなわち前記冷媒通路１４ｄ部分の高圧圧
力を取り出してダイアフラム２２ｃの下側に伝えること
により、室内凝縮器１４の下流域部１４ｃの流路抵抗に
よる圧力損失の影響を防ぐものである。

【００１４】弁体２２ｄは、Ｏリング２２ｍを介して弁
本体２２ｂの頭部に嵌合するストッパ２２ｎに保持され
ており、ダイアフラム２２ｃの変位によってストッパ２
２ｎが弁本体２２ｂに対して摺動（図示上下方向）する
ことにより絞り部２２ａを開閉する。この弁体２２ｄ
は、ダイアフラム２２ｃの上側に作用する感温筒２２ｈ
内の圧力と、ダイアフラム２２ｃの下側に作用する高圧
圧力および調節バネ２２ｇのバネ力とがバランスする位
置に変位し、その弁体２２ｄの変位に応じて絞り部２２
ａの開度が決定される。調節バネ２２ｇは、調節ネジ２
２ｏによってバネ力が調節されるように設けられてお
り、その調節ネジ２２ｏは、弁本体２２ｂの下部にＯリ
ング２２ｐを介して取り付けられたヒッチング２２ｑに
螺着されている。

【００１５】このサブクール制御弁２２は、上記のＯリ
ング２２ｍにより、ダイアフラム２２ｃの下側に絞り部
２２ａ下流の低圧圧力が伝わるのを防止し、ダイアフラ
ム２２ｃの下側には外均管２２ｉを通してのみ高圧圧力
が伝わるように設けられている。また、バネガイド２２
ｆには、調節バネ２２ｇを収容するバネ収容室２２ｒと
絞り部２２ａの上流とを連通する連通孔２２ｓが設けら
れており、この連通孔２２ｓを通して絞り部２２ａ上流
の高圧圧力をバネ収容室２２ｒに導入することにより、
バネガイド２２ｆに加わる高圧圧力の影響が相殺される
ように構成されている。上記構成を成す本実施例のサブ
クール制御弁２２は、感温筒２２ｈが接触する室内凝縮
器１４の中流域部１４ｂと下流域部１４ｃとの間で、サ
ブクールが所定値（２〜１０℃）となるように、調節バ
ネ２２ｇのバネ力が設定されている。

【００１６】次に、本実施例の作動を図３ないし図６に
示すモリエル線図を基に説明する。なお、図３ないし図
６に示すモリエル線図上の各点は、図１に示すサイクル
上の冷媒の各状態点を示すものである。 ａ）暖房運転を行なう場合。 四方弁１７の通路は、図１にて実線で示すように切り替
えられ、エアミックスダンパ１５は、すべての送風空気
が室内凝縮器１４を通過するように、室内凝縮器１４を
迂回するバイパス路１６を閉塞（図１にて実線で示す位
置）する。冷媒圧縮機１９で圧縮された高温、高圧のガ
ス冷媒（図３Ａ点）は、四方弁１７および逆止弁２９を
通過して、図１にて実線矢印で示すように室内凝縮器１
４に導かれる。この室内凝縮器１４では、上流域部１４
ａで過熱度を持ったガス冷媒が冷却され、さらに中流域
部１４ｂで凝縮液化されて、感温筒２２ｈが接触する中
流域部１４ｂの出口では、サブクール制御弁２２の制御
によって所定値のサブクール（図３Ｂ点）が得られる。
このサブクールを持った液冷媒は、内気モード（内気を
導入する）による除湿暖房を行なうことで、室内凝縮器
１４の下流域部１４ｃを通過する際に、室内蒸発器１３
で冷却された冷風によってさらに冷やされる。これによ
り、室内凝縮器１４の出口では、冷風の温度と下流域部
１４ｃ上流の冷媒の飽和温度との温度差（冷風の温度＜
冷媒の飽和温度）に応じて、下流域部１４ｃで取りうる
最大限のサブクール（図３Ｃ点）を得ることができる。

【００１７】室内凝縮器１４より流出した液冷媒は、サ
ブクール制御弁２２で減圧（図３Ｄ点）された後、室内
蒸発器１３を通過する際にダクト１内を流れる送風空気
と熱交換され（図３Ｅ点）、その後、さらにＥＰＲ２３
で減圧されて（図３Ｆ点）、室外熱交換器２１を通過す
る際に電動ファン２０の送風を受けて熱交換される（図
３Ｇ点）。室外熱交換器２１で蒸発した冷媒は、四方弁
１７を通過してアキュムレータ２４に導かれ、ガス冷媒
のみが冷媒圧縮機１９に吸引される。一方、送風機２の
作動によってダクト１内に導入された内気は、室内蒸発
器１３を通過して除湿された後、室内凝縮器１４を通過
する際に過熱されて、選択された吹出口７〜９より車室
内に吹き出される。

【００１８】この暖房運転において、除湿を行なわない
場合には、電磁弁２７を開くことにより、サブクール制
御弁２２で減圧された冷媒（図４Ｆ点）は、室内蒸発器
１３およびＥＰＲ２３を通過することなく、迂回路２６
を通って室外熱交換器２１に導かれ、この室外熱交換器
２１で蒸発した後、アキュムレータ２４を通って冷媒圧
縮機１９に吸引される（図４Ｇ点）。この外気モードに
よる暖房運転では、室内凝縮器１４の中流域部１４ｂの
出口で所定値のサブクールを持った液冷媒（図４Ｂ点）
が、下流域部１４ｃを通過する際にダクト１内に導入さ
れた外気の送風を受けて冷却される。従って、下流域部
１４ｃを流れる冷媒は、理想的には、送風空気の温度
（外気温度）と下流域部１４ｃ上流の冷媒の飽和温度と
の温度差までサブクール（図４Ｃ点）を得ることができ
る。

【００１９】ｂ）冷房運転を行なう場合。 四方弁１７の通路は、図１にて破線で示すように切り替
えられ、迂回路２６に設けられた電磁弁２７は閉じられ
る。冷媒圧縮機１９で圧縮された高温、高圧のガス冷媒
（図５Ａ点）は、四方弁１７を通過した後、図１にて破
線矢印で示すように室外熱交換器２１に導かれ、この室
外熱交換器２１で電動ファン２０の送風を受けて凝縮さ
れる。その後、逆止弁３１を通って室内凝縮器１４に導
かれた冷媒は、さらに室内凝縮器１４で送風空気との熱
交換によって凝縮液化される。この室内凝縮器１４で
は、暖房運転時の場合と同様に、サブクール制御弁２２
によって、中流域部１４ｂの出口で所定値のサブクール
（図５Ｂ点）が得られる。

【００２０】ここで、ＭＡＸ・ＣＯＯＬ（最大冷房）が
設定された場合には、エアミックスダンパ１５が室内凝
縮器１４を全閉（図１にて一点鎖線で示す位置）するこ
とにより、室内凝縮器１４には室内蒸発器１３で冷却さ
れた冷風が当たらないため、室内凝縮器１４の下流域部
１４ｃは単なる冷媒の通路を構成することになる。従っ
て、所定値のサブクールを持った液冷媒は、室内凝縮器
１４の下流域部１４ｃを通過する際にさらに冷却される
ことはなく、所定値のサブクールのまま室内凝縮器１４
より流出する。その後、サブクール制御弁２２で減圧さ
れた冷媒（図５Ｆ点）は、室内蒸発器１３で送風空気と
の熱交換によって蒸発され、逆止弁２８および四方弁１
７を通過した後、アキュムレータ２４を通って冷媒圧縮
機１９に吸引される（図５Ｇ点）。一方、送風機２の作
動によってダクト１内に導入された送風空気（内気）
は、室内蒸発器１３を通過する際に冷却されて、室内凝
縮器１４を通過することなく、バイパス路１６を通って
選択された吹出口７〜９より車室内に吹き出される。

【００２１】この冷房運転において、エアミックスダン
パ１５の開度に応じて、室内蒸発器１３で冷却された冷
風の一部を室内凝縮器１４を通過させることで温度調節
を行なう場合には、所定値のサブクールを持った液冷媒
（図６Ｂ点）が室内凝縮器１４の下流域部１４ｃを通過
する際に、室内凝縮器１４側に流れた冷風によってさら
に冷やされる。従って、室内凝縮器１４より流出する冷
媒は、理想的には、冷風の温度と下流域部１４ｃ上流の
冷媒の飽和温度との温度差までサブクール（図６Ｃ点）
を得ることができる。上述のように、本実施例では、感
温筒２２ｈが接触する室内凝縮器１４の中流域部１４ｂ
出口で所定値のサブクールが得られるように、サブクー
ル制御弁２２の絞り部２２ａの開度が調節される。この
ため、室内凝縮器１４の下流域部１４ｃでは、下流域部
１４ｃに当たる送風空気の温度に応じて、下流域部１４
ｃで取りうる最大限のサブクールを得ることができる。
本実施例では、室内凝縮器１４を３層構造としたが、感
温筒２２ｈが接触する部位を境に下流域部１４ｃと上中
流域部との２層構造としても良い。なお、必ずしも層構
造を成す必要はなく、実施例で示した上流域部１４ａ、
中流域部１４ｂ、下流域部１４ｃが同一平面上に構成さ
れても良い。また、サブクール制御弁２２では、室内凝
縮器１４の圧損の影響を防ぐために外均管２２ｉを使用
したが、下流域部１４ｃの圧損の影響を考慮しなくても
よい場合には、外均管２２ｉを使用しなくても良い。室
内凝縮器１４を流れる冷媒との熱交換を行なう冷却媒体
として空気を示したが、水や油等の液体でも良い。

【００２２】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
７は電気自動車用空気調和装置の概略構成図である。本
実施例の空気調和装置は、除湿暖房を可能とするもの
で、ダクト１内には、上流側から室内蒸発器１３、サブ
クール用熱交換器３２、主凝縮器３３が順に配され、ダ
クト１の外には、電動ファン２０の送風を受けて冷媒を
蒸発させる室外蒸発器３４を備える。サブクール制御弁
２２は、感温筒２２ｈがサブクール用熱交換器３２と主
凝縮器３３とを結ぶ冷媒通路１４ｄに接触されており、
主凝縮器３３の出口で所定値のサブクールが得られるよ
うに設定されている。本実施例では、サブクール用熱交
換器３２と主凝縮器３３とで本発明の冷媒凝縮器を構成
し、サブクール用熱交換器３２が本発明の下流域部を成
すものである。除湿暖房を行なう場合には、主凝縮器３
３の出口で所定値のサブクールを持つ液冷媒が、サブク
ール用熱交換器３２を通過する際に室内蒸発器１３で冷
却された冷風によってさらに冷やされ、サブクール用熱
交換器３２で取りうる最大限までサブクールを得ること
ができる。また、除湿暖房を行なわない時には、所定値
のサブクールを持った液冷媒がサブクール用熱交換器３
２を通過する際に、外気モードによってダクト１内に導
入された外気の送風を受けることにより、外気温度に応
じたサブクールを得ることができる。

【００２３】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
８は電気自動車用空気調和装置の概略構成図である。本
実施例の空気調和装置は、冷房運転を行なうもので、ダ
クト１内には室内蒸発器１３と、その室内蒸発器１３の
風下側に室内熱交換器３５を備え、エアミックスダンパ
１５の開度に応じて、室内熱交換器３５への送風量が調
節される。また、ダクト１の外には、電動ファン２０の
送風を受けて、冷媒圧縮機１９で圧縮された高温、高圧
のガス冷媒を凝縮する室外凝縮器３６を備える。サブク
ール制御弁２２は、感温筒２２ｈが室内熱交換器３５と
室外凝縮器３６とを結ぶ冷媒通路１４ｄに接触されてお
り、室外凝縮器３６の出口で所定値のサブクールが得ら
れるように設定されている。本実施例では、室内熱交換
器３５と室外凝縮器３６とで本発明の冷媒凝縮器を構成
し、室内熱交換器３５が本発明の下流域部を成し、室外
凝縮器３６がダクト１の外に配されたものである。

【００２４】今、ＭＡＸ・ＣＯＯＬ（最大冷房）が設定
されると、エアミックスダンパ１５が室内熱交換器３５
を全閉（図８にて一点鎖線で示す位置）するため、室内
熱交換器３５は単なる冷媒の通路を構成することにな
る。従って、室外凝縮器３６で凝縮された液冷媒は、室
内熱交換器３５を通過する際にさらに冷却されることは
なく、所定値のサブクールのまま室内熱交換器３５を流
出する。エアミックスダンパ１５の開度に応じて、室内
蒸発器１３で冷却された冷風の一部を室内熱交換器３５
を通過させることで温度調節を行なう場合には、所定値
のサブクールを持った液冷媒が室内熱交換器３５を通過
する際に、室内熱交換器３５側に流れた冷風によってさ
らに冷やされ、冷風温度に応じたサブクールを得ること
ができる。

【００２５】次に、本発明の第４実施例を説明する。図
９は冷媒凝縮器の正面図である。本実施例の冷媒凝縮器
１４は、冷媒通路を成す多数（本実施例では６本）のチ
ューブ３７と放熱用のフィン３８とを交互に積層して成
る熱交換部と、各チューブ３７の両端部に配置された一
対のヘッダ３９、４０から構成された積層型熱交換器で
ある。チューブ３７は、アルミニウムの押出成形品で偏
平に形成されている。フィン３８は、薄いアルミニウム
板を波状に加工したローラ成形品で、表面には多数のル
ーバ（図示しない）が形成されている。ヘッダ３９、４
０は、断面円形を呈し、各ヘッダ３９、４０の内部には
仕切板４１が設けられている。この仕切板４１は、ヘッ
ダ３９、４０の内部を長手方向に区画することで、熱交
換部を流れる冷媒をＵターンさせるものであり、一方の
ヘッダ３９には、図９において上から２本目と３本目、
４本目と５本目、５本目と６本目の各チューブ３７の
間、他方のヘッダ４０には、上から４本目と５本目の各
チューブ３７の間にそれぞれ設けられている。

【００２６】ここで、３枚の仕切板４１によって区画さ
れた一方のヘッダ３９を、上から順に第１ヘッダ部３９
ａ、第２ヘッダ部３９ｂ、第３ヘッダ部３９ｃ、第４ヘ
ッダ部３９ｄと呼称すると、第１ヘッダ部３９ａと第４
ヘッダ部３９ｄには、冷媒の入口配管４２と出口配管４
３がそれぞれ接続され、第２ヘッダ部３９ｂと第３ヘッ
ダ部３９ｃには、コの字形状を成す取付用配管４４（後
述する）の両端部が接続されている。各ヘッダ３９、４
０には、各チューブ３７の端部が挿入される長孔４５が
設けられるとともに、長孔４５と反対側面には、仕切板
４１が挿入される挿入孔４６（図１０参照）が設けられ
ている。そして、一方のヘッダ３９には、入口配管４２
と出口配管４３が接続される接続孔（図示しない）およ
び取付用配管４４が接続される接続孔４７（図１０参
照）が設けられている。つぎに、この冷媒凝縮器１４の
組付け方法について図１０を基に説明する（なお、図１
０は一方のヘッダ３９側を示す斜視図である）。まず、
チューブ３７とフィン３８とを交互に積層して熱交換部
を形成した後、各チューブ３７の両端部を各ヘッダ３
９、４０の長孔４５に挿入してヘッダ３９、４０を組付
けることにより、チューブ３７、フィン３８、ヘッダ３
９、４０を固定する。そして、各ヘッダ３９、４０に仕
切板４１、入口配管４２、出口配管４３、および取付用
配管４４を組付けた後、一体ろう付けによって各ろう付
け部を接合することにより組付けが完了する。

【００２７】上記した取付用配管４４は、サブクール制
御弁２２の感温筒２２ｈを取付けるための配管で、感温
筒２２ｈとの接触面積を大きくするため、図１１に示す
ように、感温筒２２ｈとの接触部が凹曲面状に窪んで形
成されている。また、感温筒２２ｈとの接触部を窪ませ
ることで、断面円形状の取付用配管４４ａに感温筒２２
ｈを取付けた場合（図１２参照）と比較して、取付用配
管４４と感温筒２２ｈとの取付け高さＨを低くすること
ができる。これにより、感温筒２２ｈの取付け用スペー
スを小さくすることができる。なお、取付用配管４４が
ダクト１内に配置されることでダクト１が大型化するの
を防止するために、本実施例では、取付用配管４４がダ
クト１の外部に突出して設けられている。

【００２８】本実施例の冷媒凝縮器１４は、サブクール
制御弁２２により、感温筒２２ｈが取付けられた取付用
配管４４内でサブクールが所定値となるように制御され
るため、取付用配管４４より下流側（本発明の下流域
部）では、冷媒凝縮器１４に送風される送風空気の温度
と取付用配管４４内を流れる冷媒の飽和温度との温度差
までサブクールを得ることができる。つまり、取付用配
管４４より下流側で送風空気の温度変動を吸収すること
により、取付用配管４４より上流側では、気液二相状態
のほぼ均一な温度分布を得ることができる。これによ
り、冷媒凝縮器１４をヒートポンプサイクルの暖房用熱
交換器として使用する場合には、冷媒凝縮器１４の左右
方向（図９の左右方向）における熱交換部の温度分布を
ほぼ均一に保つことができるため、車室内に送風される
送風空気の温度分布を運転席側と助手席側とで均一に保
つことができる。

【００２９】なお、本実施例では、断面円形を成すヘッ
ダ３９、４０を示したが、図１３に示すようにプレート
ヘッダ４８ａとタンクヘッダ４８ｂから成る分割タイプ
のヘッダ４８を使用してもよい。この場合、各仕切板４
１は、上記実施例のようにヘッダ３９、４０の外側から
挿入する方法ではなく、プレートヘッダ４８ａとタンク
ヘッダ４８ｂとの間に挟み込んで組付ける。また、本実
施例では積層型熱交換器による冷媒凝縮器１４を例示し
たが、図１４に示すようなサーペンタイン型の熱交換器
を使用しても良い。この場合、取付用配管４４は、蛇行
状に屈曲するチューブ３７の一部を延長して、車両搭載
用のブラケット４９より突出させることで形成すること
ができる。なお、取付用配管４４をチューブ３７と別体
で形成しても良い。

【００３０】

【発明の効果】本発明の冷凍サイクルは、冷媒凝縮器の
下流域部上流のサブクールが所定値となるように過冷却
度制御弁の絞り部開度が調節されることにより、下流域
部で冷媒との熱交換を行なう冷却媒体の温度変化に応じ
て、下流域部で取りうる最大限のサブクールを得ること
ができる。従って、冷却媒体の温度が大きく変化する場
合でも、サイクル効率を高めるために最適なサブクール
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空気調和装置の概略構成図である。

【図２】サブクール制御弁の断面図である。

【図３】冷凍サイクルのモリエル線図である。

【図４】冷凍サイクルのモリエル線図である。

【図５】冷凍サイクルのモリエル線図である。

【図６】冷凍サイクルのモリエル線図である。

【図７】本発明の第２実施例を示す空気調和装置の概略
構成図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す空気調和装置の概略
構成図である。

【図９】本発明の第４実施例に係る冷媒凝縮器の正面図
である。

【図１０】本発明の第４実施例に係る冷媒凝縮器の要部
分解斜視図である。

【図１１】本発明の第４実施例に係る取付用配管と感温
筒との断面図である。

【図１２】図１１との比較を示す取付用配管と感温筒と
の断面図である。

【図１３】第４実施例の変形例に係るヘッダの分解斜視
図である。

【図１４】第４実施例の変形例に係る冷媒凝縮器の正面
図である。

【図１５】従来のサブクール制御弁の概略構成図であ
る。

【図１６】従来技術による空気調和装置の概略構成図で
ある。

【図１７】従来技術による空気調和装置の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

３ 冷凍サイクル １４ 室内凝縮器（冷媒凝縮器） １４ｃ 下流域部 ２２ サブクール制御弁（過冷却度制御弁） ２２ｈ 感温筒（感温部） ２２ａ 絞り部 ２２ｄ 弁体 ４４ 取付用配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 桂太 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 真田 良一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 入谷 邦夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通過する冷媒を冷却媒体との熱交換によっ
   て凝縮液化する熱交換部を備え、この熱交換部の少なく
   とも下流域部が、冷却媒体の温度が大きく変化する温度
   場に配された冷媒凝縮器と、 前記冷媒凝縮器下流の冷媒流路を絞る絞り部、この絞り
   部を開閉する弁体、および前記下流域部上流の冷媒の温
   度変化を圧力変化に変換する感温部を備え、この感温部
   の圧力変化に基づいて、前記下流域部上流の過冷却度が
   所定値となるように、前記弁体を変位させて前記絞り部
   の開度を調整する過冷却度制御弁とを備えた冷凍サイク
   ル。
2. 【請求項２】前記冷媒凝縮器は、前記感温部を取付ける
   ための取付用配管を備え、この取付用配管が前記下流域
   部上流で前記熱交換部の側方に突出して設けられたこと
   を特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル。