JPH08132857A - 車両用空調装置の冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて、過
冷却用の凝縮器での冷媒流れを対向流として冷媒の冷却
性能の向上を図ると共に、凝縮器の占有スペースを小さ
くするために第１及び第２の凝縮器を冷却風の送風方向
と交差する方向に並べて配置しても第１の凝縮器の管路
長に影響を与えることなく第２の凝縮器の管路長を長く
することができるようにする。 【構成】 １個の凝縮器本体２３の風下側の下部に第１
の凝縮器１３を構成し、その上部及び風上側に過冷却用
の第２の凝縮器１４を構成する。第１及び第２の凝縮器
１３及び１４に流入した冷媒は冷媒通路管２５を入口側
から出口側に向かって蛇行しながら風下側から風上側に
向かって流れるように配管されていて、冷媒は冷却風に
対し対向流となる。第２の凝縮器１４は過冷却域を有す
るため、第１の凝縮器１３の管路長よりも長いが、その
長い分の管路は第１の凝縮器１３の風上側に配置されて
いるので、冷却風の通風路断面積に占める第１の凝縮器
１３の割合を減少させなくとも済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷媒を過冷却して冷房能
力の向上を図った車両用空調装置の冷凍サイクルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルの冷房能力を向上させる方
法の一つに、膨脹弁の入口において冷媒に過冷却度を持
たせることにより、蒸発器での冷媒の蒸発前後のエンタ
ルピ差を大きくする方法がある。この方法を実施するた
めの凝縮器の構成例として、特公平４−６１２６２号公
報（以下、第１の従来例）に示されたもの、或いは特開
平６−２９７０号公報（以下、第２の従来例）に示され
たものがある。

【０００３】上記第１の従来例は、図１５に示すよう
に、冷却風の送風通路に、管路長の短い小凝縮部１と管
路長の長い大凝縮部２とを上下に並べて配置した構成の
もので、小凝縮部１からは飽和液となった冷媒が受液器
３に供給され、大凝縮部２からは小凝縮部１よりも管路
長が長い部分で余分に放熱して過冷却状態となった液冷
媒が受液器３に供給される。そして、小凝縮部１からの
飽和液冷媒と大凝縮部２からの過冷却液冷媒とが受液器
３で混合されて両者の中間の過冷却度をもった液冷媒と
なり、その後、図示しない膨脹弁を介して蒸発器に送ら
れるというものである。

【０００４】第２の従来例は、図１６に示すように、同
一の管路長に設定された第１及び第２の凝縮器４及び５
を冷却風の送風通路に矢印Ａで示す送風方向に対し前後
に配置する構成のもので、風上側の第２の凝縮器５は風
下側の第１の凝縮器４よりも良く冷却されるので、第２
の凝縮器５からは過冷却状態の液冷媒が膨脹弁６を介し
て蒸発器７に供給され、第１の凝縮器４からは飽和液冷
媒が受液器８に一旦溜められた後、膨脹弁６を介して蒸
発器７に供給されるというものである。なお、図１６の
両凝縮器４，５、蒸発器７、受液器８において、アは気
相、イは液相を示す。また、９は圧縮機である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】凝縮器で冷媒を効率良
く冷却するためには、対向流、すなわち冷媒が凝縮器内
を全体として冷却風の送風方向と逆方向に流れるように
することであるが、上記第１及び第２の従来例では、い
ずれも乗用車に一般的に使用されているコルゲート・フ
ィン型の凝縮器（複数本の冷媒通路を並列に有した偏平
な冷却管を蛇行状に曲げ、冷却管にコルゲートフィンを
取り付けた構成のもの）が用いられていて、冷媒は冷却
風と交差する方向のみに流れる直交流となっているた
め、冷媒の冷却効率が低く、それ程大きな過冷却度が得
られないものであった。

【０００６】また、図１５の第１の従来例の構成では、
冷却風の送風通路の断面積が一定であることを考慮する
と、小凝縮部１と大凝縮部２とを合わせた管路長は一定
の制限を受けるから、冷媒の過冷却度を高めるために大
凝縮部２の管路長を長くすると、小凝縮部１の管路長が
短くなり、冷却風の送風通路の断面積に対して占める小
凝縮部１の面積が狭くなる結果、小凝縮部１を通る冷却
風量が減少して小凝縮部１から流出する飽和液の温度が
高くなってしまい、冷房能力の向上が抑制されてしま
う。

【０００７】図１６の第２の従来例の構成では、第１及
び第２の凝縮器４及び５の管路長は第１の従来例のもの
よりも長くすることができるから、第１の凝縮器４での
飽和液冷媒の温度及び第２の凝縮器５での過冷却度を大
きくすることができるが、２台の同一大の凝縮器４及び
５を冷却風の送風方向に対し前後に配設する関係上、凝
縮器の占有スペースが全体として大きくなる。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、過冷却用の凝縮器での冷媒流れを対向
流として冷房能力の向上を図ると共に、凝縮器の占有ス
ペースを小さくするために第１及び第２の凝縮器を冷却
風の送風方向と交差する方向に並べて配置しても第１の
凝縮器の管路長に影響を与えることなく第２の凝縮器の
管路長を長くすることができる車両用空調装置の冷凍サ
イクルを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の車両用空
調装置の冷凍サイクルは、圧縮機と、冷媒通路管を繰り
返し往復する形状に形成して構成され、前記圧縮機に対
し並列に接続されて冷却風との熱交換により前記圧縮機
からの冷媒を凝縮する第１及び第２の凝縮器と、前記第
１の凝縮器からの冷媒を受ける受液器と、前記第１及び
第２の凝縮器で凝縮された冷媒を膨脹させる膨脹手段
と、この膨脹手段により膨脹された冷媒を蒸発させて空
調対象空気を冷却する蒸発器とを備え、前記第２の凝縮
器は、冷媒を過冷却するために、その管路長が前記第１
の凝縮器よりも長く設定され、当該第２の凝縮器の冷媒
通路管は、前記冷却風の送風通路において冷媒の入口側
から出口側に向かって風下側から風上側に変移するよう
に配置されていることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クルは、前記第１の凝縮器の冷媒通路管も前記冷却風の
送風通路において冷媒の入口側から出口側に向かって風
下側から風上側に変移するように配置されていることを
特徴とするものである。

【００１１】請求項３の車両用空調装置の冷凍サイクル
は、前記第１及び第２の凝縮器は前記冷却風の送風通路
に送風方向と交差する方向に並べて配置され、前記第２
の凝縮器の冷媒通路管のうち、過冷却域の少なくとも一
部が前記第１の凝縮器の風上側に配置されていることを
特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クルは、前記受液器に受けられた冷媒が前記第２の凝縮
器の過冷却域に供給されるように管路構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１３】請求項５記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クルは、前記蒸発器は、空調対象空気の送風通路の風下
側に配置された第１の蒸発器と、風上側に配置された第
２の蒸発器とから構成され、前記第１の蒸発器には前記
第１の凝縮器により凝縮された冷媒が供給され、前記第
２の蒸発器には前記第２の凝縮器により凝縮された冷媒
が供給されることを特徴とするものである。

【００１４】請求項６記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クルは、前記受液器の出口側には絞り手段が設けられて
いることを特徴とするものである。

【００１５】

【作用及び発明の効果】請求項１記載の手段によれば、
第２の凝縮器の冷媒通路管が冷却風の送風通路において
冷媒の入口側から出口側に向かって風下側から風上側に
変移するように配置されているので、全体的に見ると冷
媒は第２の凝縮器内を風下側から風上側に向かって流れ
る対向流となり、第２の凝縮器で凝縮された液冷媒の過
冷却度を大きくすることができる。

【００１６】請求項２記載の手段によれば、第１の凝縮
器の冷媒通路管も前記冷却風の送風通路において冷媒の
入口側から出口側に向かって風下側から風上側に変移す
るように配置されているので、第１の凝縮器内での冷媒
の流れも対向流とすることができ、第１の凝縮器で凝縮
される飽和液冷媒の温度を低くすることができる。

【００１７】請求項３記載の手段によれば、第１及び第
２の凝縮器が冷却風の送風通路に送風方向と交差する方
向に並べて配置されているので、両凝縮器の占有スペー
スを小さくすることができ、しかも第２の凝縮器の冷媒
通路管のうち、過冷却域の少なくとも一部が第１の凝縮
器の風上側に配置されているので、大なる過冷却度を得
るために第２の凝縮器の管路長を長くしても、第１の凝
縮器の管路長を短くしなくとも済み、第１の凝縮器での
飽和液冷媒の温度を低くすることができる。

【００１８】請求項４記載の手段によれば、受液器に受
けられた冷媒が第２の凝縮器の過冷却域に供給されるよ
うに管路構成されていることにより、その過冷却域での
冷媒の流速が速くなるので、熱伝達率が大きくなって第
２の凝縮器の過冷却域での冷却性能が向上し、この結
果、冷媒の過冷却度がより大きくなる。

【００１９】請求項５記載の手段によれば、空調対象空
気の風上側にある第２の蒸発器は大なる冷房能力を必要
とし、風下側にある第１の蒸発器は第２の蒸発器に比較
してそれ程の冷房能力を必要としないという事情がある
が、第２の凝縮器により凝縮された過冷却液冷媒は風上
側の第２の蒸発器に供給され、第１の凝縮器により凝縮
器された飽和液冷媒は風下側の蒸発器に供給されるの
で、蒸発器での空調対象空気との熱交換性能が向上し、
冷房能力が高まる。

【００２０】請求項６記載の手段によれば、圧縮機から
吐出される冷媒量は当該圧縮機を駆動する車両のエンジ
ンの回転数に比例して増大するが、受液器の出口側には
絞り手段が設けられていることにより、圧縮機からの吐
出冷媒量の増加に伴って絞り手段での冷媒の圧力損失が
増大し、第１の凝縮器に供給される冷媒量が減少して第
２の凝縮器に供給される冷媒量が増加するようになるの
で、圧縮機からの吐出冷媒量の増加に伴って第２の凝縮
器での冷媒の過冷却度が低下することとなり、この結
果、エンジンのアイドリング回転時においても高い冷房
能力が得られると共に、エンジンの高速回転時において
は必要な冷房能力を確保しながら圧縮機の吐出圧力を低
くすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を自動車の空調装置に適用した
第１の実施例につき、図１〜図５を参照しながら説明す
る。図４は冷凍サイクルの概略構成を示すもので、圧縮
機１１は自動車のエンジンに電磁クラッチ（図示せず）
を介して駆動されるように構成されており、この圧縮機
１１の吐出口１１ａに接続された吐出管１２は第１及び
第２の凝縮器１３及び１４の冷媒入口側に接続されてい
る。上記第１の凝縮器１３の冷媒出口側は受液器１５の
冷媒入口管１６に接続され、この受液器１５の冷媒出口
管１７と第２の凝縮器１４の冷媒出口側に接続された冷
媒出口管１８とは合流管１９を介して膨脹手段としての
膨脹弁２０に接続されている。そして、膨脹弁２０の冷
媒出口は蒸発器２１の冷媒入口に接続され、この蒸発器
２１の冷媒出口は吸入管２２を介して前記圧縮器１１の
吸入口１１ｂに接続されている。

【００２２】前記第１及び第２の凝縮器１３及び１４は
１台のフィン・チューブ型凝縮器本体２３から構成され
る。フィン・チューブ型凝縮器本体２３は、図２に示す
ように、並列配置された多数枚のアルミ製板状冷却フィ
ン２４に銅管からなる多数本の冷媒通路管２５を通して
構成されたもので、それら冷媒通路管２５をＵ字接続管
２６により相互に連結することにより繰り返し往復する
蛇行状の冷媒通路が形成されるようになっている。この
ときＵ字接続管２６により相互に接続する冷媒通路管２
５を２群に分け、その一群を第１の凝縮器１３として構
成し、残る一群を第２の凝縮器１４として構成するよう
にしており、第１の凝縮器１３は図３に示すように右側
下部の冷媒通路管２５群から構成され、第２の凝縮器１
４は残りの部分に存在する冷媒通路管２５群から構成さ
れようにしている。

【００２３】そして、凝縮器本体２３は自動車のエンジ
ンルーム内の冷却風の送風通路中に、冷却フィン２４が
自動車の左右方向に並ぶように、且つ第１の凝縮器１３
が第２の凝縮器１４の後側に位置するように配設され
る。従って、自動車の前側から後側に向かって流れる冷
却風は冷却フィン２４間を通って流れるようになり、第
２の凝縮器１４の左側部分は第１の凝縮器１３よりも冷
却風の風上側に位置されたこととなる。なお、冷却風の
送風方向を矢印Ａで示す。

【００２４】さて、第１及び第２の凝縮器１３及び１４
の具体的構成例を図１により説明するに、理解し易くす
るために凝縮器本体２３の上下に並ぶ冷媒通路管２５が
冷却風の送風方向に７列存在し、各列の冷媒通路管２５
を指す場合、風下側から順に第１列、第２列……第７列
の列番を付して述べることとする。

【００２５】凝縮器本体２３の風下側端部には、第１列
の冷媒通路管２５の一端部に接続された筒状の入口ヘッ
ド２７が設けられており、この入口ヘッド２７には前記
圧縮機１１の吐出管１２が接続されている。従って、圧
縮機１１から吐出された冷媒は第１の凝縮器１３の第１
列の複数本の冷媒通路管２５及び第２の凝縮器１４の第
１列の複数本の冷媒通路管２５に分流して流入するよう
になる。

【００２６】そして、第１の凝縮器１３の第１列の複数
本の冷媒通路管２５は各々Ｕ字接続管２６により、風上
側である第２列、第３列、第４列の冷媒通路管２５に順
次接続され、第１の凝縮器１３の最も風下側に存在する
第４列の冷媒通路管２５は筒状の出口ヘッド２８に接続
されている。そして、出口ヘッド２８には受液器１５の
冷媒入口管１６が接続されている。このようにして構成
された第１の凝縮器１３においては、冷媒通路管２５が
入口側から出口側に向かって次第に風下側から風上側に
変移する形態となり、この結果、冷媒は左右方向に往復
しながら第１列から第４列までの冷媒通路管２５を順に
通って全体として冷却風の風下側から風上側に向かって
流れ、その間に凝縮されて飽和液冷媒として受液器１５
内に溜められるようになる。

【００２７】一方、第２の凝縮器１４の第１列の複数本
の冷媒通路管２５も同様にして各々Ｕ字接続管２６によ
り風上側である第２列、第３列、第４列の冷媒通路管２
５に順次接続される。そして、第４列の冷媒通路管２５
には両端が筒状の中継ヘッド２９が接続されており、こ
の中継ヘッド２９は第５列の冷媒通路管２５のうち最下
段のものに接続管３０を介して接続される。接続管３０
に接続された第５列最下段の冷媒通路管２５は当該第５
列の冷媒通路管２５に下段のものから順にＵ字接続管２
６を介して接続され、第５列最上段の冷媒通路管２５は
第６列の冷媒通路管２５に最上段のものから順に下段の
ものに対してＵ字接続管２６を介して接続され、更に第
６列最下段の冷媒通路管２５は第７列の冷媒通路管２５
に最下段のものから順に上段のものに対してＵ字接続管
２６を介して接続される。そして、第７列最上段の冷媒
通路管２５には冷媒出口管１８が接続されている。この
ようにして構成された第２の凝縮器１４においては、冷
媒通路管２５が入口側から出口側に向かって次第に風下
側から風上側に変移する形態となり、この結果、冷媒は
左右方向或いは上下方向に往復しながら第１列から第７
列までの冷媒通路管２５を順に通って全体として冷却風
の風下側から風上側に向かって流れるようになる。な
お、入口ヘッド２７、出口ヘッド２８、中継ヘッド２９
の両端はいずれも閉塞されている。

【００２８】ところで、第２の凝縮器１４の管路長は以
上の説明から理解されるように第１の凝縮器１３の管路
長よりも長くなっている。そして、第２の凝縮器１４に
供給された冷媒は、第１の凝縮器１３の管路長と略同一
の長さの管路を流れる間、すなわち第１列から第４列ま
での冷媒通路管２５を流通する間に凝縮されて飽和液と
なり、その後の管路である第５列から第７列の冷媒通路
管２５を流れる間に更に冷却されて過冷却液冷媒とな
る。このような過冷却液冷媒を得るための第２の凝縮器
１４の管路長は、凝縮器本体２３に占める第２の凝縮器
１４の容積比で表すと、０．６〜０．８が最適である。
ちなみに第２の凝縮器１４の過冷却域を図３に斜線を付
して示した。この図３からも明らかなように、第２の凝
縮器１４の凝縮域（斜線なしの部分）は第１の凝縮器１
３の上に位置して当該第１の凝縮器１３と冷却風の送風
方向と交差する方向に並べて配置された形態となり、過
冷却域の一部である下側部分は第１の凝縮器１３の風上
側に位置された形態となる。

【００２９】上記構成の冷凍サイクルにおいて、エンジ
ンにより圧縮機１１が駆動されると、該圧縮機１１によ
り圧縮された冷媒は吐出管１２から圧縮機１１に対して
並列接続状態にある第１及び第２の凝縮器１３及び１４
に分流する。そして、第１の凝縮器１３に流入した冷媒
は風下側から風上側に向かって流れ、飽和液冷媒（過冷
却度略０℃）となって受液器１５内に溜められる。

【００３０】一方、第２の凝縮器１４に流入した冷媒も
風下側から風上側に向かって流れ、その途中で飽和液と
なった後、更に冷却されて冷媒出口管１８から過冷却液
冷媒となって流出する。第２の凝縮器１４の冷媒出口管
１８から流出した過冷却液冷媒は受液器１５の冷媒出口
管１７から流出する飽和液冷媒と合流管１９で合流し、
ここで過冷却液冷媒と飽和液冷媒とが混合されて両者の
中間の過冷却度をもった過冷却液冷媒となって膨脹弁２
０で膨脹され、蒸発器２１に供給される。そして、冷媒
は蒸発器２１で蒸発し、この蒸発器２１の周りを流れる
空調対象空気である車内空気を冷却する。この後、蒸発
した冷媒は吸入管２２を介して圧縮機１１に吸入され、
ここで圧縮された後、再び吐出管１２を介して第１及び
第２の凝縮器１３及び１４に供給される。なお、図４に
おいて、冷媒の気相をアで示し、液相をイで示した。

【００３１】このように本実施例によれば、過冷却用の
第２の凝縮器１４に供給された冷媒は、その入口側から
出口側に向かって風下側から風上側に向かって流れるの
で、第２の凝縮器１４において冷媒は冷却風に対して対
向する流れとなる。このため、風上側の温度の低い冷却
風は冷却されて温度低下している冷媒と熱交換し、冷媒
との熱交換により温度上昇した風下側の冷却風は温度の
高い冷媒と熱交換することとなるので、冷媒は冷却風と
の温度差が略一定の状態で当該冷却風と熱交換するよう
になる。この結果、第２の凝縮器１４における冷媒と冷
却風との熱交換性が向上するため、冷媒の過冷却度が大
きくなり、冷凍サイクルの冷房能力が向上する。また、
本実施例では、第１の凝縮器１４においていも、冷却風
と冷媒とが対向流となるので、この第１の凝縮器１４で
も飽和液冷媒の温度を低くすることができ、冷凍サイク
ルにより冷房能力がより向上する。

【００３２】このような冷房能力の向上効果は実験によ
って確認されており、その結果を図５に示す。図５は第
１の従来例及び第２の従来例と本発明の冷凍サイクルの
冷房能力を、横軸に過冷却度（℃）を取り、縦軸に冷房
能力比（過冷却度０℃のものとの能力比）を取って示す
もので、同図から明らかなように、第１の従来では過冷
却度は最高２０℃程度、第２の従来例でも過冷却度２８
℃程度しか得られないが、本発明では過冷却度を３０℃
程度まで高めることができる。また、最高能力比は第１
の従来例で過冷却度１０℃において１．１程度、第２の
従来例で過冷却度１８℃程度で１．１程度であるが、本
発明では過冷却度２０℃で１．２程度となり、本発明は
過冷却度、冷房能力比共に高いことが理解される。

【００３３】また、本実施例では、第１及び第２の凝縮
器１３及び１４は冷却風の送風通路に送風方向に並べて
配置されているので、自動車のエンジンルーム内におい
て両凝縮器１３及び１４の占有スペースを小さくするこ
とができる。しかも、第２の凝縮器１４の過冷却域が第
１の凝縮器１３の風上側に配置されているので、第２の
凝縮器１４の管路長が過冷却域を有する分だけ第１の凝
縮器１３よりも長くなるという事情があっても、冷却風
の通路断面積中に占める第１の凝縮器１３の面積が減少
することは全くなく、このことからも第１の凝縮器１３
での冷媒の冷却性能がより向上する。

【００３４】図６及び図７は本発明の第２の実施例を示
すもので、前記第１の実施例との相違は第１及び第２の
凝縮器３１及び３２を１台のコルゲート・フィン型凝縮
器本体３３から構成したところにある。コルゲート・フ
ィン型凝縮器本体３３は図７にも示すように、内部に冷
媒通路管に相当する複数本（図６及び７では６本）の冷
媒通路３４ａを並列に有した偏平なアルミ製冷却管３４
をＵ字状に繰り返し曲成して蛇行状に形成し、その蛇行
状冷却管３４にコルゲートフィン３５を取り付けた構成
のもので、冷却風はコルゲートフィン３５を矢印Ａ方向
に流れるようになっている。

【００３５】そして、コルゲート・フィン型凝縮器本体
３３の風下側半分のうち下側部分が第１の凝縮器３１と
して構成され、残りの部分が第２の凝縮器３２として構
成されている。すなわち、冷却管３４の上側先端部及び
下側先端部には、中央に仕切３６ａ，３７ａを有した筒
状の上端ヘッド３６及び下端ヘッド３７が連結されてい
る。また、冷却管３４の途中の１つのＵ字状曲成部分は
風下側半分が切断され、その切断により生じた２つの切
断端面に筒状の上中間ヘッド３８及び下中間ヘッド３９
が連結されており、上中間ヘッド３８は接続管４０によ
り下端ヘッド３７の風上側部分に接続されている。

【００３６】これにより、下中間ヘッド３９から冷却管
３４の風下側の３本の冷媒通路３４ａを通って下端ヘッ
ド３７の風下側半分に至る第１の凝縮器３１が構成され
ると共に、上端ヘッド３６の風下側半分から冷却管３４
の風下側の３本の冷媒通路３４ａ、上中間ヘッド３８、
接続管４０、下端ヘッド３７の風上側半分、冷却管３４
の風上側の３本の冷媒通路３４ａを順に通って上端ヘッ
ド３６の風上側半分に至る第２の凝縮器３２が構成され
る。

【００３７】そして、圧縮機１１の吐出管１２の先端部
は二分岐され、一方の分岐管１２ａが下中間ヘッド３９
に接続され、他方の分岐管１２ｂが上端ヘッド３６の風
下側部分に接続されている。また、下端ヘッド３７の風
下側半分には受液器１５の冷媒入口管１６が接続され、
上端ヘッド３６の風上側半分には冷媒出口管１８が接続
されている。

【００３８】上記構成の本実施例では、第１の凝縮器３
１に流入した冷媒は冷却管３４の風下側の下側半分の３
本の冷媒通路３４ａを並行に流れ、その間に凝縮して飽
和液冷媒となって受液器１５に溜められる。また、第２
の凝縮器３２に流入した冷媒は先ず冷却管３４の風下側
の上側半分の３本の冷媒通路３４ａを並行に流れて凝縮
し、その後、冷却管３４の風上側半分の３本の冷媒通路
３４ａに流入してその下端から上端まで流れる間に過冷
却状態になされる。

【００３９】このように過冷却用の第２の凝縮器３２で
は、冷媒は入口側から出口側に向かって風下側から風上
側へと流れるので、冷媒が冷却風に対して対向流となっ
て効率良く冷却され、その過冷却度が大きくなる。ま
た、第１の凝縮器３１の風上側に第２の凝縮器３２の過
冷却域が配置された形態となっているので、第２の凝縮
器３２の管路長を長くしても第１の凝縮器３１の管路長
を短くせずとも済み、第１の凝縮器３１においても冷媒
を良好に冷却することができる。

【００４０】ところで、第１の凝縮器３１では冷媒は冷
却風の送風方向に関して同一位置を上から下へと流れ、
風下側から風上側へと流れるようにはなっていない。し
かしながら、第１の凝縮器３１の風上側には第２の凝縮
器３２の過冷却域が位置されているので、第１の凝縮器
３１と第２の凝縮器３２の過冷却域との関係では、温度
の低い第２の凝縮器３２の過冷却域が風上側で冷却さ
れ、温度の高い第１の凝縮器３１が風下側で冷却される
こととなるので、全体的に見れば対向流式の熱交換が行
われることとなり、第１の凝縮器３１それ自体が対向流
でなくとも、その冷却性能は十分なものとなる。

【００４１】図８は本発明の第３の実施例を示すもの
で、前記第１の実施例との相違は受液器１５の冷媒出口
管１７を第２の凝縮器１４の過冷却域の開始部分に接続
したところにある。このように構成した場合には、第２
の凝縮器１４の過冷却域には受液器１５からの飽和液冷
媒が余分に流入するので、当該過冷却域での冷媒の流速
が速くなり、冷却性能が向上する。

【００４２】すなわち、冷媒が冷却風に奪われる熱量Ｑ
は熱慣流係数Ｋに比例するが、その熱慣流係数Ｋは次の
（１）式で表される。

【数１】

【００４３】また、両熱伝達率αは下記（２）式で示さ
れるように冷媒流速の0.8 乗に比例する。

【数２】

【００４４】上記（１）及び（２）式から明らかなよう
に冷媒の流速が速くなると、冷媒側熱伝達率（冷媒から
冷媒通路管２５への熱伝達率）が高くなるので、過冷却
域での冷媒流速が速くなることにより、その冷却性能が
高くなり、更なる過冷却度の向上を期待することができ
る。

【００４５】図９は本発明の第４の実施例を示すもの
で、前記第１の実施例との相違は蒸発器を空調対象空気
の送風方向（矢印Ｂで示す）に対し、風下側に位置する
第１の蒸発器４１と風上側に位置する第２の蒸発器４２
とから構成し、第１の凝縮器１３により凝縮されて受液
器１５に溜められた飽和液冷媒を膨脹手段としての第１
の膨脹弁４３を介して第１の蒸発器４１に供給し、第２
の凝縮器１４により過冷却状態とされた冷媒を膨脹手段
としての第２の膨脹弁４４を介して第２の蒸発器４２に
供給するように構成したところにある。

【００４６】このように第１及び第２の蒸発器４１及び
４２を空調対象空気の送風方向の風下側から順に並べた
場合、風上側の第２の蒸発器４２は未冷却の空気と熱交
換せねばならないので、その熱的負荷は大きく、風下側
の第１の蒸発器４１は第２の蒸発器４２により冷却され
た空気と熱交換するので、その熱的負荷は比較的小さい
という事情があるが、本実施例では、熱的負荷の大なる
第２の蒸発器４２には冷却能力の大なる過冷却液冷媒を
供給し、熱的負荷の小なる第１の蒸発器４１には比較的
冷却能力の小なる飽和液冷媒を供給することとなる。こ
のため、１個の蒸発器により空調対象空気を冷却する場
合に比べて、第１及び第２の蒸発器４１及び４２での空
調対象空気との熱交換性能が高くなり、冷房能力が向上
する。

【００４７】図１０〜図１３は本発明の第５の実施例を
示すもので、前記第１の実施例との相違は受液器１５の
出口側である冷媒出口管１７中に絞り手段としての絞り
４５を設けたところにある。この絞り４５は図１１に示
すように管内オリフィス４５ａ，４５ｂを２段に有して
構成されており、図１１に矢印Ｃで示す冷媒の流れ方向
に対し上流側の第１のオリフィス４５ａよりも下流側の
第２のオリフィス４５ｂの方が絞り度が大きくなってい
る。

【００４８】ところで、第１の凝縮器１３の入口から受
液器１５の出口までの冷媒圧力損失をΔＰ1 、第２の凝
縮器１４の入口から出口までの冷媒の圧力損失をΔＰ2
とした場合、第１の実施例のように絞り４５が設けられ
ていない冷凍サイクルでは、第１及び第２の凝縮器１３
及び１４の入口から合流管１９まで圧力損失ΔＰ1 及び
ΔＰ2 は冷媒流量が多くなればそれに略比例して大きく
なるが、ΔＰ1 とΔＰ2 とは常に略等しい状態を現出す
るので、第１及び第２の凝縮器１３及び１４には圧縮機
１１の吐出冷媒量が多くなっても常に略等量の冷媒が流
入する。すると、エンジンの回転数増加に伴って圧縮機
１１から吐出される冷媒が増加しても、両凝縮器１３，
１４には同等の多量の冷媒が流入するため、図１２に示
すようにエンジン回転数の増大（圧縮機１１の吐出冷媒
量の増加）に伴い第２の凝縮器１４での過冷却度が大き
くなって冷却能力も大きくなるが、冷媒の凝縮温度が高
くなることから圧縮機１１の吐出圧力が高くなってしま
う。すると、圧縮機１１のシール構造を高耐圧、高精度
のものとしなければならず、コスト的に不利なものとな
ってしまう。

【００４９】しかしながら、絞り４５を設けた本実施例
では、絞り４５での冷媒の圧力損失をΔＰ3 とすると、
冷媒が絞り４５のオリフィス４５ａ，４５ｂを通過した
時の圧力低下によって液冷媒が一部蒸発して気泡が発生
しこの気泡による流路抵抗損が生ずるが、冷媒流量が多
くなればなるほど管内オリフィス４５ａ，４５ｂを通過
した時の圧力低下が大きく、発生する気泡も多くなるた
め、流路抵抗損すなわち絞り４５での圧力損失ΔＰ3 が
大きくなる。従って、第１の凝縮器１３の入口から合流
管１９までの圧力損失（ΔＰ1 ＋ΔＰ3 ）は冷媒流量が
多くなればなる程大きくなって図１３に示すように第２
の凝縮器１４の圧力損失ΔＰ2 との差は大きくなり、こ
の結果、エンジンにより駆動される圧縮機１１の回転数
が高くなればなる程すなわち圧縮機１１の吐出冷媒量が
増加すればする程、第２の凝縮器１４への冷媒流入量が
増大するようになる。このとき、第２の凝縮器１４の管
路長は長く、冷却能力が大きいため、該第２の凝縮器１
４により多量の冷媒が凝縮されるようになっても、その
凝縮温度ひいては凝縮圧力の上昇程度は低くなり、圧縮
機１１の吐出圧力の増加程度は吐出冷媒量の増加程度に
比べて低くなる。もちろん、第１の凝縮器１３の管路長
は短いが、当該第１の凝縮器１３に流れる冷媒量は少な
いので、低い凝縮温度（凝縮圧力）で凝縮するものであ
る。

【００５０】このように本実施例によれば、エンジンの
低速回転時（アイドリング時）に高い過冷却度を持たせ
るようにして冷却能力を大きくしながらも、エンジンの
高速回転時における圧縮機１１の吐出圧力の上昇を極力
抑えることができるという優れた効果を得ることができ
るものである。なお、エンジン高速回転時の冷媒の過冷
却度は低くなるが、圧縮機１１の吐出冷媒量の増加によ
り必要な冷房能力は十分に確保できるものである。

【００５１】ちなみに、第１及び第２のオリフィス４５
ａ及び４５ｂを設けることにより、両オリフィス４５ａ
及び４５ｂ間に気泡が溜まるようになるので、大流量時
の圧力損失程度がより大きくなって第２の凝縮器１４へ
の冷媒流入量をより増大させることができるが、第１の
オリフィス４５ａだけであっても良い。

【００５２】図１４は本発明の第６の実施例を示すもの
で、これは第５実施例と同様に受液器１５の出口側に絞
り４５を設けたものにおいて、その絞り４５の出口を第
２の凝縮器１４の過冷却域の開始部分に接続するように
したものである。このように構成した場合には、エンジ
ンの低速回転時（アイドリング時）に高い過冷却度を持
たせるようにして冷却能力を大きくしながらも、エンジ
ンの高速回転時における圧縮機１１の吐出圧力の上昇を
極力抑えることができることはもちろん、過冷却域での
冷媒の冷却性能が高くなって過冷却度を高めることがで
きるという効果を併せて得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す凝縮器の斜視図

【図２】フィン・チューブ型凝縮器の基本形態を示す斜
視図

【図３】凝縮器本体での第１及び第２の凝縮器の構成範
囲を示す側面図

【図４】冷凍サイクルの概略構成図

【図５】冷房能力比較図

【図６】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図７】冷却管の端面図

【図８】本発明の第３の実施例を示す図４相当図

【図９】本発明の第４の実施例を示す図４相当図

【図１０】本発明の第５の実施例を示す図４相当図

【図１１】絞りの断面図

【図１２】圧縮機の回転数と冷房能力、吐出圧力、過冷
却度との関係を示す図

【図１３】冷媒流量と第１及び第２の凝縮器の圧力損失
との関係を示す図

【図１４】本発明の第６の実施例を示す図４相当図

【図１５】第１の従来例を示す凝縮器の正面図

【図１６】第２の従来例を示す冷凍サイクルの概略構成
図

【符号の説明】 １１は圧縮機、１３は第１の凝縮器、１４は第２の凝縮
器、１５は受液器、２０は膨張弁（膨脹手段）、２１は
蒸発器、２５は冷媒通路管、３１は第１の凝縮器、３２
は第２の凝縮器、３４は冷却管（冷媒通路管）、４１は
第１の蒸発器、４２は第２の蒸発器、４３は第１の膨脹
弁（膨脹手段）、４４は第２の膨脹弁（膨脹手段）、４
５は絞り（絞り手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中坊 正 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、 冷媒通路管を繰り返し往復する形状に形成して構成さ
   れ、前記圧縮機に対し並列に接続されて冷却風との熱交
   換により前記圧縮機からの冷媒を凝縮する第１及び第２
   の凝縮器と、 前記第１の凝縮器からの冷媒を受ける受液器と、 前記第１及び第２の凝縮器で凝縮された冷媒を膨脹させ
   る膨脹手段と、 この膨脹手段により膨脹された冷媒を蒸発させて空調対
   象空気を冷却する蒸発器とを備え、 前記第２の凝縮器は、冷媒を過冷却するために、その管
   路長が前記第１の凝縮器よりも長く設定され、 当該第２の凝縮器の冷媒通路管は、前記冷却風の送風通
   路において冷媒の入口側から出口側に向かって風下側か
   ら風上側に変移するように配置されていることを特徴と
   する車両用空調装置の冷凍サイクル。
2. 【請求項２】 前記第１の凝縮器の冷媒通路管も前記冷
   却風の送風通路において冷媒の入口側から出口側に向か
   って風下側から風上側に変移するように配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の冷凍
   サイクル。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の凝縮器は前記冷却風
   の送風通路に送風方向と交差する方向に並べて配置さ
   れ、前記第２の凝縮器の冷媒通路管のうち、過冷却域の
   少なくとも一部が前記第１の凝縮器の風上側に配置され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用
   空調装置の冷凍サイクル。
4. 【請求項４】 前記受液器に受けられた冷媒が前記第２
   の凝縮器の過冷却域に供給されるように管路構成されて
   いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
   載の車両用空調装置の冷凍サイクル。
5. 【請求項５】 前記蒸発器は、空調対象空気の送風通路
   の風下側に配置された第１の蒸発器と、風上側に配置さ
   れた第２の蒸発器とから構成され、前記第１の蒸発器に
   は前記第１の凝縮器により凝縮された冷媒が供給され、
   前記第２の蒸発器には前記第２の凝縮器により凝縮され
   た冷媒が供給されることを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル。
6. 【請求項６】 前記受液器の出口側には絞り手段が設け
   られていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
   かに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル。