JPH09166363A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒の過熱度、過冷却度を十分にとりえて冷
凍効果の増大、冷凍サイクルの性能向上を図ることがで
き、しかも、蒸発器、凝縮器をそれぞれコンパクトにし
て熱交換性能に優れたものにすることができる画期的な
冷凍サイクル装置を提供すること。 【解決手段】 圧縮機１と凝縮器２とをつなぐ冷媒通路
５の冷媒と、蒸発器３と圧縮機１とをつなぐ冷媒通路６
の冷媒とに、それらの間で熱交換を行わせる熱交換部１
１が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばカークー
ラー、ルームエアコン等の冷凍装置において用いられる
冷凍サイクル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカークーラーの冷凍サイクル装置
として、従来より、図１４に示されるように、圧縮機
（51）の冷媒吐出側に冷媒通路（52）を介して凝縮器
（53）が接続されると共に、圧縮機（51）の冷媒吸入側
に冷媒通路（54）を介して蒸発器（55）が接続され、か
つ、凝縮器（53）の冷媒出側と蒸発器（55）の冷媒入側
が、減圧手段としての膨張弁（56）あるいはキャピラリ
ーチューブ等を中間に介在させた冷媒通路（57）（59）
を介して接続された冷凍サイクル装置が用いられてい
る。この冷凍サイクル装置では、矢印にて示されるよう
に、圧縮機（51）から吐出された高圧高温ガス冷媒が凝
縮器（53）にて凝縮されて高圧高温液冷媒となり、この
高圧高温液冷媒が膨張弁（56）を通過して低温低圧液冷
媒となり、この低圧低温液冷媒が蒸発器（55）にて蒸発
されて低圧低温ガス冷媒となって圧縮機（51）に返流さ
れるというサイクルを繰り返す。

【０００３】そして、上記の従来の冷凍サイクル装置で
は、冷凍効果を大きなものにして冷凍サイクルの性能を
向上するために、過熱度をとるようになっており、その
ために具体的には、蒸発器（55）に、その内部の出口近
傍の冷媒通路において、ほとんどガス化した冷媒のみが
流通される過熱部（スーパーヒート部）が形成されるよ
うになされていた。またそれによって、蒸発器（55）か
ら圧縮機（51）への冷媒の液戻りも防止される。

【０００４】また、上記の冷凍サイクル装置では、同じ
く冷凍サイクルの性能を向上するために、過冷却度がと
られ、そのために具体的には、凝縮器（53）に、その内
部の出口近傍の冷媒通路において、完全に液化した冷媒
のみが流通される過冷却部が形成されるようになされて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、蒸発器（55）に過熱部を形成する構成では、過
熱部を形成しない構成の場合に比べて、冷媒と蒸発器
（55）との熱伝達率を低下させてしまい、蒸発器（55）
の熱交換性能を低下させてしまうという問題を生じる。

【０００６】即ち、蒸発器（55）に過熱部を形成すると
いうことは、蒸発器（55）内にすでにガス化された冷媒
の流通域を形成するということであり、従って、蒸発器
（55）において、過熱部以外のコア部分では、そこを流
通する冷媒は、液状ないし噴霧状をしており、該液状な
いし噴霧状の冷媒はガス化しようとして高い熱伝達率を
示すものの、過熱部対応コア部分ではこれを流通する冷
媒はすでにガス化されているために該過熱部対応コア部
分に対する熱伝達率は低いものになってしまい、その結
果、蒸発器（55）を全体としてみた場合、上記のよう
に、冷媒と蒸発器（55）との熱伝達率を低下させ、蒸発
器（55）の熱交換性能を低下させてしまうことになる。

【０００７】因みに、同じ蒸発器において、これに過熱
度を５度とった場合と、全く過熱度をとらなかった場合
とについて、熱伝達率、即ち熱交換性能を実験的に明ら
かにし、比較したところ、過熱度をとった場合の蒸発器
の熱交換性能は、過熱度をとらなかった蒸発器の熱交換
性能よりも、３〜７％低いものになった。

【０００８】従ってまた、過熱度をとった蒸発器と、過
熱度をとらない蒸発器とでは、同じサイズの蒸発器にし
て、過熱度をとった蒸発器の方が熱交換性能に劣ること
になってしまい、そのため、過熱度をとった蒸発器と、
過熱度をとらない蒸発器とで、互いに同等程度の熱交換
性能を発揮させようとすれば、過熱度をとった蒸発器
は、その過熱部領域の存在ゆえに、過熱度をとらない蒸
発器よりもサイズ的に大型化してしまうことになる。

【０００９】しかも、上記のように、蒸発器（55）にお
いて過熱度をとる構成では、過熱部をとらない構成の場
合に比べて、蒸発器（55）を通過する冷媒の圧力損失が
大きなものになってしまい、ひいては、冷凍サイクル全
体の冷媒の圧力損失を大きなものにしてしまう。即ち、
過熱部における冷媒はガス状態にあり、これが液状ない
し噴霧状（即ち気液混合状態）である場合に比べて比容
積が大きく、このことが蒸発器内の冷媒通路の狭いこと
も相俟って、蒸発器を流通する冷媒の圧力損失を大きな
ものにしてしまうのである。

【００１０】因みに、同じ蒸発器において、これに過熱
度を５度とった場合と、全く過熱度をとらなかった場合
とについて、蒸発器における冷媒の圧力損失を実験的に
明らかにし、比較したところ、過熱度をとった蒸発器に
おける冷媒の圧力損失は、過熱度をとらなかった蒸発器
における冷媒の圧力損失よりも、１５〜３５％高いもの
になった。

【００１１】そこで、図１５に示されるように、蒸発器
（55）と圧縮機（51）とをつなぐ冷媒通路（54）にアキ
ュムレーター（60）を介設し、蒸発器（55）における過
熱部を減少させ、ないしは、なくすような設計態様にす
ることも考えられる。これによれば、蒸発器（55）にて
蒸発しきれなかった液状冷媒はアキュムレーター（60）
にて捕獲され、液状冷媒が圧縮機（51）に返流されてし
まう液戻り発生を防止することができるのみならず、蒸
発器と冷媒との熱伝達率、即ち蒸発器の熱交換性能を向
上することができると共に、蒸発器をコンパクト化で
き、しかも、蒸発器を通過する冷媒の圧力損失を小さい
ものにすることができる。

【００１２】しかしながら、アキュムレーター（60）は
あくまで、蒸発器（55）にて蒸発しきれなかった液状冷
媒を捕獲するものであるにすぎず、従って、このような
構成では、過熱度が小さいか、ないしは、とられない冷
凍サイクル装置となってしまい、過熱度をとることによ
る冷凍効果の増大作用が奏されなくなってしまう。

【００１３】即ち、蒸発器において過熱度をとって冷凍
効果の増大を図ろうとすれば、蒸発器の熱交換性能ダウ
ン、大型化、冷媒圧力損失の増大を招く一方、蒸発器の
熱交換性能向上、コンパクト化、冷媒圧力損失の低減を
図ろうとすれば、過熱度をとることによる冷凍効果の増
大が図れなくなるという事態を招くのである。

【００１４】一方、今度は凝縮器（53）の側についてみ
てみると、上記のように、凝縮器（53）に過冷却部を形
成する構成では、過冷却部を形成しない構成の場合に比
べて、やはり、蒸発器（55）の場合と同様に、冷媒と凝
縮器（53）との熱伝達率を低下させてしまい、凝縮器
（53）の熱交換性能を低下させてしまうという問題を生
じることになる。即ち、凝縮器（53）に過冷却部を形成
するということは、凝縮器（53）内にすでに液化された
冷媒の流通域を形成するということであり、従って、凝
縮器（53）において、過冷却部以外のコア部分では、そ
こを流通する冷媒は、ガス状ないし噴霧状をしており、
該ガス状ないし噴霧状の冷媒は液化しようとして高い熱
伝達率を示すものの、過冷却部対応コア部分ではこれを
流通する冷媒はすでに液化されているために熱伝達率は
低いものになってしまい、そのために、凝縮器（53）を
全体としてみた場合、上記のように、冷媒と凝縮器（5
3）との熱伝達率を低下させ、凝縮器（53）の熱交換性
能を低下させてしまうことになる。

【００１５】従ってまた、過冷却度をとった凝縮器と、
過冷却度をとらない凝縮器とでは、同じサイズの凝縮器
にして、過冷却度をとった凝縮器の方が熱交換性能に劣
ることになってしまい、そのため、過冷却度をとった凝
縮器と、過冷却度をとらない凝縮器とで、互いに同等程
度の熱交換性能を発揮させようとすれば、過冷却度をと
った凝縮器は、その過冷却部領域の存在ゆえに、過冷却
度をとらない凝縮器よりもサイズ的に大型させなければ
ならないことになる。

【００１６】即ち、凝縮器においても、これに過冷却度
をとって冷凍サイクルの性能向上を図ろうとすれば、凝
縮器の熱交換性能ダウン、大型化を招く一方、凝縮器の
熱交換性能向上、コンパクト化を図ろうとすれば、過冷
却度をとることによる冷凍サイクルの性能向上が図れな
くなるという事態を招くのである。

【００１７】殊に、凝縮器においては、近時の凝縮器小
型化の要請、また特に空冷式という要請も強くあり、凝
縮器（53）それ自体に十分な過冷却部をもたせることは
非常に難しい状況にあり、いかにして冷凍サイクルの性
能向上を図りうるかが問題となっている。

【００１８】本発明は、上記のような従来の技術背景に
鑑み、冷媒の過熱度、過冷却度を十分にとりえて冷凍効
果の増大、冷凍サイクルの性能向上を図ることができ、
しかも、蒸発器、凝縮器をそれぞれコンパクトにして熱
交換性能に優れたものにすることができ、加えて、蒸発
器においてはこれを通過する冷媒の圧力損失を低減する
ことができる画期的な冷凍サイクル装置を提供すること
を課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器が順次接続さ
れて冷媒循環回路が形成された冷凍サイクル装置におい
て、圧縮機から凝縮器を経由し減圧手段に至る冷媒通路
を流通する冷媒の一部又は全部と、減圧手段から蒸発器
を経由して圧縮機に至る冷媒通路を流通する冷媒の一部
又は全部とに、それらの間で熱交換を行わせる熱交換部
が備えられてなることを特徴とする冷凍サイクル装置で
ある。

【００２０】即ち、本発明では、圧縮機から凝縮器を経
由し減圧手段に至る冷媒通路を流通する冷媒の一部又は
全部と、減圧手段から蒸発器を経由して圧縮機に至る冷
媒通路を流通する冷媒の一部又は全部とに、それらの間
で熱交換を行わせる熱交換部が備えられていることによ
り、この熱交換部における冷媒同士の熱交換によって、
圧縮機に返流される冷媒の過熱度がとれると共に、減圧
手段に送られる冷媒の過冷却度もとれ、その結果、冷凍
効果の増大作用、冷凍サイクルの性能向上作用が奏され
る。

【００２１】特に、熱交換部にて低温冷媒と高温冷媒と
いう温度差の大きい熱交換媒体同士の間で熱交換を行わ
せて、各冷媒の過熱度、過冷却度をとるものであること
により、従来のように空冷、空温によって個別に過熱
度、過冷却度をとる場合に比べて、各冷媒の過熱度、過
冷却度を効率良く効果的にとることができ、冷凍サイク
ルの性能が画期的に向上される。

【００２２】しかも、このように、かかる熱交換部にて
熱交換を行わせることによって圧縮機に返流される冷媒
の過熱度をとるものであることにより、蒸発器それ自体
における過熱部を減少することができ、ないしは、なく
することができ、従って、蒸発器は、コンパクトにして
熱交換性能に優れたものになり、また、蒸発器内を流通
する冷媒の圧力損失も低減される。

【００２３】また、このように、かかる熱交換部にて熱
交換を行わせることによって減圧手段に送られる冷媒の
過冷却度をとるものであることにより、この過冷却度を
大きくとることができ、従って、減圧手段を通過した液
冷媒の乾燥度を効果的に小さくしえて、蒸発器を通過す
る冷媒の圧力損失をより一層効果的に低減しうると共
に、蒸発器の熱交換性能もより一層効果的に向上し得
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２５】図１に示される第１実施形態にかかる冷凍
サイクル装置において、（１）は圧縮機、（２）は凝縮
器、（３）は蒸発器、（４）は減圧手段としての膨張
弁、そして、（11）は熱交換部である。

【００２６】即ち、圧縮機（１）の冷媒吐出側に冷媒通
路（５）（（5a）（5b））を介して凝縮器（２）が接続
されると共に、同圧縮機（１）の冷媒吸入側に冷媒通路
（６）（（6a）（6b））を介して蒸発器（３）が接続さ
れ、かつ、凝縮器（２）の冷媒出側と蒸発器（３）の冷
媒入側が、膨張弁（４）を中間に介在させた冷媒通路
（10）（（７）（９））を介して接続されて冷媒回路が
形成されている。なお、減圧手段としては、キャピラリ
ーチューブやオリフィスチューブなどが用いられてもよ
い。

【００２７】そして、熱交換部（11）は、本実施形態で
は、圧縮機（１）と凝縮器（２）とをつなぐ冷媒通路
（５）の冷媒と、蒸発器（３）と圧縮機（１）とをつな
ぐ冷媒通路（６）の冷媒とに、それらの間で熱交換を行
わせるものとされている。更に本実施形態では、圧縮機
（１）と蒸発器（３）とをつなぐ冷媒通路（６）（（6
a）（6b））にアキュムレーター（12）が介設され、こ
のアキュムレーター（12）を熱交換部（11）として用
い、このアキュムレーター（12）の液溜り内の冷媒と、
圧縮機（１）と凝縮器（２）とをつなぐ冷媒通路（５）
の冷媒とが、それらの間で熱交換を行うようにされてい
る。

【００２８】このような熱交換を実現するため、本実施
形態では、図２に示されるように、アキュムレーター
（12）は、次のように構成されている。即ち、このアキ
ュムレーター（12）において、（13）は液溜り用の容器
であり、この容器（13）の上端部側には、第１の冷媒入
口ポート（14）と第１の冷媒出口ポート（15）とが設け
られ、第１の出口ポート（15）には容器（13）内に突出
されたパイプ（16）の一端が連通接続されると共に、該
パイプ（16）の他端は、容器（13）内に最上部に開口さ
れるようになされ、第１入口ポート（14）を通じて容器
（13）内に導入された冷媒のうち、液状冷媒は容器（1
3）の下方に溜めらていき、ガス状冷媒は、パイプ（1
6）及び第１出口ポート（15）を通じて外部に導出され
るようになされている。ここまでの構成は、通常用いら
れるアキュムレーターの構成と同じである。そして、こ
のアキュムレーター（12）において、容器（13）には更
に、第２の冷媒入口ポート（17）と、第２の冷媒出口ポ
ート（19）とが設けられており、これら両ポート（17）
（19）が、容器（13）内において、熱伝導性の良い熱交
換パイプ（20）を介して連通状態に接続され、該熱交換
パイプ（20）内の冷媒と、容器（13）内の冷媒とが、そ
れらの間で熱交換を行うようになされている。

【００２９】そして、このアキュムレーター（12）は、
その第１入口ポート（14）に蒸発器（３）からの冷媒通
路（6b）の管が接続されると共に、第１出口ポート（1
5）に圧縮機（１）への冷媒通路（6a）の管が接続され
る一方、第２入口ポート（17）に圧縮機（１）からの冷
媒通路（5a）の管が接続されると共に、第２出口ポート
（19）に凝縮器（２）への冷媒通路（5b）の管が接続さ
れて、冷凍サイクルに組み込まれている。

【００３０】上記構成の冷凍サイクル装置では、その作
動中、蒸発器（３）を出た低温冷媒は、アキュムレータ
ー（12）の液溜り用の容器（13）内を通過し、しかる
後、圧縮機（１）に返流される。一方、圧縮機（１）を
出た高温冷媒は、アキュムレーター（12）の液溜り用の
容器（13）内に配設されている熱交換パイプ（20）内を
通過し、しかる後、凝縮器（２）に送られる。そのた
め、液溜り用の容器（13）内の低温冷媒は、熱交換パイ
プ（20）内の高温冷媒によって加熱され、それによって
圧縮機（１）に返流される冷媒の過熱度がとられ、完全
なガス状態にされる。また、熱交換パイプ（20）内の高
温冷媒は、液溜り用の容器（13）内の低温冷媒によって
冷却され、それによって、膨張弁（４）に送られる冷媒
の過冷却度がとられ、完全なガス化状態にされる。この
ような熱交換によって、圧縮機（１）に返流されるガス
冷媒の過熱度、及び、膨張弁（４）に送られる液冷媒の
過冷却度がそれぞれとられ、その結果、冷凍効果が増大
され、冷凍サイクルとしての性能が向上される。

【００３１】特に、低温冷媒と高温冷媒という温度差の
大きい熱交換媒体同士の間で熱交換を行わせて、各冷媒
の過熱度、過冷却度をとるものであることにより、従来
のように空冷、空温によって個別に過熱度、過冷却度を
とる場合に比べて、各冷媒の過熱度、過冷却度を効率良
く効果的にとることができ、冷凍サイクルの性能を画期
的に向上することができる。

【００３２】しかも、このようにかかる熱交換部（11）
にて熱交換を行わせることによって圧縮機（１）に返流
される冷媒の過熱度をとるものであることにより、蒸発
器（３）それ自体における過熱部を減少することがで
き、ないしは、なくすることができ、従って、蒸発器
（３）をコンパクトにして熱交換性能に優れたものにす
ることができ、また、蒸発器（３）内を流通する冷媒の
圧力損失も低減し得る。

【００３３】また、このようにかかる熱交換部（11）に
て熱交換を行わせることによって膨張弁（４）に送られ
る冷媒の過冷却度をとるものであることにより、この過
冷却度を大きくとることができ、従って、膨張弁（４）
を通過した液冷媒の乾燥度を効果的に小さくしえて、蒸
発器（３）を通過する冷媒の圧力損失をより一層低減し
得ると共に、蒸発器（３）の熱交換性能もより一層向上
することができる。

【００３４】しかも、このように、熱交換部（11）を構
成するものとしてアキュムレーター（12）を用いる構成
であることにより、従来は何にも使われず無駄に扱われ
ていたアキュムレーターそれ自体の有する大きな冷却能
力が、膨張弁（４）に向かう冷媒の過冷却度をとるのに
有効利用され、エネルギーを有効利用することができ
る。加えて、アキュムレーター（12）それ自信の本来の
気液分離作用も向上され、圧縮機（１）への液戻り防止
をより一層確実なものにすることができる。

【００３５】図３に示される第２実施形態にかかる冷凍
サイクル装置は、その熱交換部（11）が、凝縮器（２）
と膨張弁（４）とをつなぐ冷媒通路（７）（（7a）（7
b））の冷媒と、蒸発器（３）と圧縮機（１）とをつな
ぐ冷媒通路（６）の冷媒とに、それらの間で熱交換を行
わせるものとなされている。そして、これを実現するた
め、上記第１実施形態と同様の構成を有するアキュムレ
ーター（12）は、その第２入口ポート（17）に凝縮器
（２）からの冷媒通路（7a）の管が接続されると共に、
第２出口ポート（19）に膨張弁（４）への冷媒通路（7
b）の管が接続されて、冷凍サイクルに組み込まれた構
成となされている。

【００３６】この第２実施形態にかかる冷凍サイクル装
置では、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される
のみならず、特に、凝縮器（２）それ自体における過冷
却部を効果的に減少することができ、ないしは、なくす
ることができ、それによって、凝縮器（２）をコンパク
トにしてより熱交換性能に優れたものにすることができ
る。即ち、本実施形態では、凝縮器（２）において、液
化した冷媒のみが流れる過冷却部を小さくしても、ある
いは、なくしても、凝縮器（２）を出た後の冷媒が、熱
交換部（11）を通過することによって熱交換を行い、そ
の過冷却度を大きくしていく。そのため、凝縮器（２）
における過冷却部を減少し、ないしは、なくすることが
でき、従って、凝縮器（２）もこれを効果的に、コンパ
クトにして熱交換性能に優れたものにすることができ
る。

【００３７】また、特に上記第１実施形態との比較にお
いて、凝縮器（２）における冷媒の凝縮性能を落とすこ
となく高いものにすることができるという作用効果も奏
される。即ち、上記第１実施形態の構成では、熱交換部
（11）にて温度を低くされた冷媒が凝縮器（２）にて凝
縮されるものとなるため、凝縮器（２）の凝縮性能を若
干ながら落とすことになるが、本第２実施形態では、圧
縮機（１）から吐出された温度の高いままの冷媒が凝縮
器（２）に送り込まれて凝縮されるものとなるため、凝
縮器（２）の凝縮性能を、落とすことなく高いものにす
ることができる。

【００３８】図４に示される第３実施形態にかかる冷凍
サイクル装置は、上記第２実施形態と同様に、熱交換部
（11）が、凝縮器（２）と膨張弁（４）とをつなぐ冷媒
通路（７）（（7a）（7b）（7c））の冷媒と、蒸発器
（３）と圧縮機（１）とをつなぐ冷媒通路（６）の冷媒
とに、それらの間で熱交換を行わせるものとされ、かつ
熱交換部（11）としてアキュムレーター（12）を用いて
いるものであるが、更に、凝縮器（２）と膨張弁（４）
とをつなぐ冷媒通路（７）（（7c）（7a））に受液器
（32）が介設され、凝縮器（２）を出た冷媒が、受液器
（32）を通過した後、アキュムレーター（12）による熱
交換部（11）にて熱交換され、そして、膨脹弁（４）に
送られるようにされている。

【００３９】即ち、この第３実施形態では、受液器（3
2）にてガス分を除去されたのちの液冷媒のみがアキュ
ムレーター（12）に送られ、そこで熱交換により冷却さ
れて過熱度をとることになり、例えばガス分を含んだ液
冷媒を熱交換部（11）にて熱交換させるような場合に比
べて、膨張弁（４）に送られる冷媒の過冷却度を効率良
く効果的に大きくすることができる。

【００４０】図５に示される第４実施形態にかかる冷凍
サイクル装置は、熱交換部（11）として、アキュムレー
ターと受液器とを一体化した構造のものを採用してい
る。即ち、この熱交換部（11）は、図６に示されるよう
に、内部が、分離壁（36）にて、アキュムレーター室
（12）と、受液器室（32）とに区画された容器（39）が
備えられ、分離壁（36）には、アキュムレーター室（1
2）と受液器室（32）との間の熱交換を促進させるフィ
ン（37）が設けられている。

【００４１】そして、受液器室（32）に、凝縮器（２）
と膨張弁（４）とをつなぐ冷媒通路（7a）（7b）が接続
されると共に、アキュムレーター室（12）には、蒸発器
（３）と圧縮機（１）とをつなぐ冷媒通路（6a）（6b）
が接続されている。

【００４２】この第４実施形態では、熱交換部（11）に
おいて、量的に多くの高温冷媒と低温冷媒とを非常に効
率良く熱交換させることができる。

【００４３】図７に示される第５実施形態にかかる冷凍
サイクル装置は、上記第１実施形態と同様のタイプのも
のであるが、第１実施形態とは異なって、熱交換部（1
1）が、アキュムレーターによるものではなく、熱交換
管部（27）（29）間で熱交換を行う熱交換配管システム
によるものとされている。このように、熱交換部（11）
は、アキュムレーターによるものでなくてもよい。これ
は、上記第２実施形態等においても同様である。

【００４４】図８（イ）に示される第６実施形態にかか
る冷凍サイクル装置は、圧縮機（１）と凝縮器（２）と
をつなぐ冷媒通路（５）と、凝縮器（２）と膨張弁
（４）とをつなぐ冷媒通路（７）とが、バイパス冷媒通
路（30）（30）にてバイパスされている。そして、（1
1）は熱交換部であり、この熱交換部（11）は、該バイ
パス通路（30）の冷媒と、蒸発器（３）における冷媒出
口側の内部通路を流通する冷媒とに、それらの間で熱交
換を行わせるようになされている。

【００４５】この熱交換部（11）は例えば次のように構
成される。即ち、図８（ロ）に示されるように、蒸発器
（３）の冷媒出口部（3a）につながる、蒸発器（３）に
おける冷媒最終流通通路部（3b）と熱交換可能に隣接し
て、この冷媒最終流通通路部（3b）とは独立したもう一
つの熱交換用の通路部（31）が設けられている。この熱
交換部（11）において、熱交換用の通路部（31）が上記
バイパス通路（30）に連通状態に介在させられている。
また、バイパス冷媒通路（30）と、凝縮器（２）と膨張
弁（４）とをつなぐ冷媒通路（７）との合流部位置より
も下流側であって、膨張弁（４）よりも上流側の冷媒通
路には、受液器（32）が介設されている。

【００４６】本冷凍サイクル装置では、圧縮機（１）か
ら凝縮器（２）に向かう高温冷媒は、バイパス通路（3
0）の存在によって、凝縮器（２）側に送り込まれる冷
媒と、バイパス通路（30）側に送り込まれる冷媒とに分
けられる。バイパス通路（30）に送り込まれた高温冷媒
は、熱交換部（11）において、蒸発器（３）における冷
媒最終流通通路部（3b）を流通する低温冷媒と熱交換を
行う。この熱交換によって、蒸発器（３）における冷媒
最終流通通路部（3b）を流通する低温冷媒は加熱され、
過熱度が促進的に高くされていく。また、上記熱交換に
よって、バイパス通路（30）の高温冷媒は冷却され、バ
イパス通路（30）を通過後、凝縮器（２）を通過した冷
媒と合流され、それによって、膨張弁（４）に送られる
液冷媒の過冷却度が大きくされる。特に、この合流後、
受液器（32）を通過することによって、バイパス通路
（30）からの冷媒と凝縮器（２）を通過した冷媒との混
合作用が奏され、膨張弁（４）に送られる液冷媒の過冷
却度も効果的に大きくされることになる。

【００４７】しかも、蒸発器（３）における冷媒最終流
通通路部（3b）を流通する低温冷媒を上記のように高温
冷媒にて強制的に加熱して過熱度を高めていくものであ
るため、過熱度を十分にとりながら、蒸発器（３）にお
ける過熱部を効果的に小さくすることができ、従って、
蒸発器（３）をコンパクトにして熱交換性能に優れたも
のにすることができ、また、蒸発器（３）における冷媒
の圧力損失を低減することができる。更に、アキュムレ
ーターを排除しうるから回路内を流通される冷媒の圧力
損失を減少し得る。

【００４８】図９に示される第７実施形態にかかる冷凍
サイクル装置は、熱交換部（11）が凝縮器（２）に備え
られた構造のものを採用している。即ち、この凝縮器
（２）は、図１０（イ）（ロ）に示されるように、複数
本のチューブ（41）…の端部が筒状の中空ヘッダー（4
2）に連通状態に接続された、いわゆるマルチフローな
いしはパラレルフローと称されるタイプの熱交換器から
なるものである。なお、（43）はフィンである。このマ
ルチフロー凝縮器（２）において、縦向きにされている
中空ヘッダー（42）内が、熱伝導性の良い分離壁（44）
によって、チューブ（41）…の接続されている側の室
（45）と、チューブ（41）…の接続されていない側の室
（46）とに区画されている。そして、チューブ（41）…
の接続されている側の室（45）は、凝縮器本来の構成部
分として、膨張弁（４）への冷媒通路（７）が接続され
ている一方、チューブ（41）…の接続されていない側の
室（46）は、アキュムレーター機能を奏するものとし
て、蒸発器（３）と圧縮機（１）とをつなぐ冷媒通路
（6a）（6b）が接続された構造となっている。

【００４９】即ち、この第７実施形態では、チューブ
（41）を流通して凝縮作用を受けた高温の冷媒が、ヘッ
ダー（42）におけるチューブ（41）…の接続されている
側の室（45）に流入されると共に、蒸発器（３）におい
て蒸発作用を受けた低温の冷媒が、ヘッダー（42）にお
けるチューブ（41）…の接続されていない側の室（46）
に流入され、これら両冷媒が、該ヘッダー（42）内で、
分離壁（44）を通じて熱交換を行い、それによって、圧
縮機（１）に向かう冷媒の過熱度がとられると共に、膨
張弁（４）に向かう冷媒の過冷却度がとられる仕組みと
なっている。

【００５０】なお、この第７実施形態において、凝縮器
（２）と膨張弁（４）とをつなぐ冷媒通路（７）には受
液器が介設されてもよい。

【００５１】図１１に示される第８実施形態にかかる冷
凍サイクル装置は、特に、カークーラー用として有用な
ものである。この冷凍サイクル装置では、圧縮機（１）
と凝縮器（２）とをつなぐ冷媒通路（５）にバイパス冷
媒通路（22）（（22a ）（22b ））が設けられている。
そして、このバイパス通路（22）の冷媒と、蒸発器
（３）と圧縮機（１）とをつなぐ冷媒通路（６）の冷媒
とに、それらの間で熱交換を行わせる熱交換部（11）が
備えられている。このような熱交換部（11）を実現する
ため、上記第１実施形態と同様の構成を有するアキュム
レーター（12）が用いられ、このアキュムレーター（1
2）は、その第２入口ポート（17）に圧縮機（１）側か
らのバイパス通路（22a ）の管が接続されると共に、第
２出口ポート（19）に凝縮器（２）側へのバイパス通路
（22b ）の管が接続されて、冷凍サイクルに組み込まれ
た構成となされている。そして更に、バイパス通路（2
2）の冷媒導入側端部は、ディストリビューター（23）
を介して、圧縮機（１）と凝縮器（２）とをつなぐ冷媒
通路（５）に連通接続され、このディストリビューター
（23）によって、圧縮機（１）からの冷媒が該バイパス
冷媒通路（22）を通じて凝縮器（２）に送られるか、バ
イパス冷媒通路（22）を通じないで本来の冷媒通路
（５）を通じて凝縮器（２）に送られるかの切り替えが
行えるようになされている。更に、凝縮器（２）の冷媒
出口部ないしはその近傍部には、温度センサー（24）が
備えられ、凝縮器（２）における冷媒の温度が検知され
るようになされている。なお、温度センサー（24）は、
蒸発器（３）側に備えられていてもよい。そして、（2
5）は制御装置で、この制御装置（25）は、温度センサ
ー（24）が、凝縮器（２）の冷媒の過負荷温度、即ち通
常よりも高温になった状態を検知した際、その検知信号
に基づいて、圧縮機（１）からの冷媒をバイパス冷媒通
路（22）を通じて凝縮器（２）に送るための制御信号を
ディストリビューター（23）に出力するように作動され
るものとなされている。なお、制御装置（25）は例えば
マイクロコンピューターなどによって構成される。

【００５２】この第８実施形態にかかる冷凍サイクル装
置では、カークーラー用として用いられた場合、優れた
作用効果を発揮し得る。

【００５３】即ち、自動車では、アイドリング、低速走
行、高速走行等のように、その作動状態が変化する。そ
のため、凝縮器（２）において、これを通過する冷媒と
熱交換を行う空気の流量が自動車の作動状態の影響を受
けて大小変化する。例えば、自動車がアイドリング状態
にある場合には、凝縮器（２）を通過する空気流量は少
なくなり、自動車が高速走行状態にあるときは、凝縮器
（２）を通過する空気流量は多くなる。従って、自動車
が高速走行状態にあるときは、凝縮器（２）が活発に熱
交換を行うが、自動車がアイドリング状態にある場合に
は、凝縮器（２）での空気との熱交換性能が劣化され、
凝縮器（２）に過負荷がかかることになる。そのような
状況では、凝縮器（２）による冷媒の冷却作用も低下
し、膨張弁（４）に向かう液冷媒の過冷却度が小さくな
る。また、このように凝縮器（２）において負荷が大き
くなるということは、蒸発器（３）における熱交換性能
も低下してくるということであり、圧縮機（１）に向か
うガス冷媒の過熱度域の割合が大きくなり、システム全
体としての性能が低下してしまい、車室内の温度が車の
作動状態の変化に応じて高低変化して、快適な空調環境
が実現されにくくなる。

【００５４】そこで、上記第８実施形態のように構成す
ることによって、凝縮器（２）にアイドリング等によっ
て大きな負荷がかかるようになった場合には、そのよう
な状況が温度センサー（24）によって検知され、制御装
置（25）による制御信号にてディストリビューター（2
3）が圧縮機（１）からの冷媒をバイパス冷媒通路（2
2）を通じて凝縮器（２）に送るように作動する。これ
により、圧縮機（１）から凝縮器（２）に向かう冷媒
が、アキュムレーター（12）において、蒸発器（３）か
ら圧縮機（１）に向かう冷媒と、熱交換を行うことにな
り、圧縮機（１）に返流される低温ガス冷媒は、凝縮器
（２）に向かう高温ガス冷媒によって加熱されて、過熱
度を大きくしていくと共に、凝縮器（２）に向かう高温
ガス冷媒は、圧縮機（１）に返流される低温ガス冷媒に
よって冷却され、その結果、膨張弁（４）に送られる液
冷媒も、その過冷却度を大きくしていく。従って、アイ
ドリング等により凝縮器（２）において負荷が大きくか
かるようになる状況変化を生じた場合でも、そのような
変化した状況において、冷凍サイクルとしての性能の低
下が抑制ないし防止され、車室内の温度が、車の作動状
態の変化に関係なく、安定したものになり、快適な空調
環境が実現される。

【００５５】図１２に示される第９実施形態にかかる冷
凍サイクル装置は、凝縮器（２）と膨張弁（４）とをつ
なぐ冷媒通路（７）にバイパス冷媒通路（26）（（26a
）（26b ））が設けられている。そして、このバイパ
ス通路（26）の冷媒と、蒸発器（３）と圧縮機（１）と
をつなぐ冷媒通路（６）の冷媒とに、それらの間で熱交
換を行わせる熱交換部（11）が備えられている。このよ
うな熱交換部（11）を実現するため、上記第１実施形態
と同様の構成を有するアキュムレーター（12）が用いら
れ、このアキュムレーター（12）の第２入口ポート（1
7）に凝縮器（２）側からのバイパス通路（26a ）の管
が接続されると共に、第２出口ポート（19）に膨張弁
（４）側へのバイパス通路（26b ）の管が接続されてい
る。更に、上記第３実施形態と同様に、ディストリビュ
ーター（23）、温度センサー（24）、制御装置（25）が
備えられている。この第９実施形態にかかる冷凍サイク
ル装置でも、上記第８実施形態と同様の、あるいは、こ
れを越える作用効果が奏される。

【００５６】図１３（イ）に示される第１０実施形態に
かかる冷凍サイクル装置は、第６実施形態と同様なタイ
プのものであるが、バイパス通路（30）が、図１３
（ロ）に示されるような弁装置（34）にて開閉されるよ
うになされている。また、蒸発器（３）の冷媒出口側に
は、温度センサー（24）が備えられ、蒸発器（３）側の
内部通路を流通する冷媒の温度が検知されるようになさ
れている。なお、温度センサー（24）は、凝縮器（２）
側に備えられていてもよい。そして、（25）は制御装置
で、この制御装置（25）は、温度センサー（24）が、蒸
発器（３）の冷媒の過負荷温度、即ち通常よりも低温に
なった状態を検知した際、その検知信号に基づいて、常
時は閉にされているバイパス冷媒通路（30）を開にする
制御信号を弁装置（34）に出力するように作動されるも
のとなされている。

【００５７】本冷凍サイクル装置では、上記第８及び第
９実施形態と同様に、これがカークーラー用として用い
られた場合に、優れた作用効果を発揮し得る。即ち、凝
縮器（２）にアイドリング等によって大きな負荷がかか
るようになった場合には、蒸発器（３）にも大きな負荷
がかかることになり、そのような状況が蒸発器（３）側
の温度センサー（24）にて検知され、制御装置（25）に
よる制御信号にて弁装置（34）にてバイパス通路（30）
が開かれる。これにより、圧縮機（１）に返流されるガ
ス冷媒の過熱度の低下が抑制ないしは防止され、膨張弁
（４）に送られる液冷媒の過冷却度の低下も抑制ないし
は防止され、冷凍サイクルとしての性能低下が抑制ない
しは防止される。従って、アイドリング等により凝縮器
（２）において負荷が大きくかかり、そのために蒸発器
（３）にも過負荷がかかるようになる状況変化を生じた
場合でも、そのような変化した状況において、冷凍サイ
クルとしての性能の低下が抑制ないし防止されて、車室
内の温度を、車の作動状態の変化に関係なく、安定した
ものにし得て、快適な空調環境を実現することができ
る。

【００５８】

【発明の効果】上述の次第で、本発明の冷凍サイクル装
置は、圧縮機から凝縮器を経由し減圧手段に至る冷媒通
路を流通する冷媒の一部又は全部と、減圧手段から蒸発
器を経由して圧縮機に至る冷媒通路を流通する冷媒の一
部又は全部とに、それらの間で熱交換を行わせる熱交換
部が備えられたものであるから、冷媒の過熱度、過冷却
度を十分にとって冷凍効果を大きくし、冷凍サイクルの
性能を向上することができる。しかも、蒸発器、凝縮器
をそれぞれコンパクトにして熱交換性能に優れたものに
することができる。加えて、蒸発器においては、これを
通過する冷媒の圧力損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図２】同冷凍サイクル装置におけるアキュムレーター
の内部側面図である。

【図３】第２実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図４】第３実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図５】第４実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図６】同実施形態における受液器・アキュムレーター
一体型熱交換部の内部側面図である。

【図７】第５実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図８】図（イ）は第６実施形態にかかる冷凍サイクル
装置の冷媒回路図、図（ロ）は熱交換部の概念図であ
る。

【図９】第７実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷媒
回路図である。

【図１０】同実施形態における凝縮器、熱交換部を示す
もので、図（イ）は内部正面図、図（ロ）は内部平面図
である。

【図１１】第８実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷
媒回路図である。

【図１２】第９実施形態にかかる冷凍サイクル装置の冷
媒回路図である。

【図１３】図（イ）は第１０実施形態にかかる冷凍サイ
クル装置の冷媒回路図、図（ロ）は弁装置部内部を示す
概念図である。

【図１４】従来例にかかる冷凍サイクル装置の冷媒回路
図である。

【図１５】該従来の冷凍サイクル装置にアキュムレータ
ーを組み込んだ状態を示す冷媒回路図である。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…凝縮器 ３…蒸発器 ４…膨張弁（減圧手段） １１…熱交換部 １２…アキュムレーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器が順
   次接続されて冷媒循環回路が形成された冷凍サイクル装
   置において、 圧縮機から凝縮器を経由し減圧手段に至る冷媒通路を流
   通する冷媒の一部又は全部と、減圧手段から蒸発器を経
   由して圧縮機に至る冷媒通路を流通する冷媒の一部又は
   全部とに、それらの間で熱交換を行わせる熱交換部が備
   えられてなることを特徴とする冷凍サイクル装置。