JPH10281572A

JPH10281572A - ２次冷媒式冷凍機

Info

Publication number: JPH10281572A
Application number: JP8302997A
Authority: JP
Inventors: Hisasuke Sakakibara; 久介榊原; Shin Nishida; 伸西田; Ken Yamamoto; 山本　　憲; Masahiro Shitaya; 昌宏下谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】２次冷媒式冷凍機において中間熱交換器の熱
交換効率を向上させる。【解決手段】１次冷媒（可燃性ガス）を蒸発させて２
次冷媒（ブライン）を冷却する中間熱交換器４に、１次
冷媒同志の熱交換を行う内部熱交換部４０と、この内部
熱交換部４０を通過した１次冷媒を低圧に減圧するオリ
スィス（第２減圧器）４２と、このオリスィス４２にて
低圧に減圧された１次冷媒と２次冷媒とを熱交換する中
間熱交換部４１とを一体構造として構成する。内部熱交
換部４０では温度式膨張弁（第１減圧器）３にて減圧さ
れた中間圧の１次冷媒と、中間熱交換部４１を通過した
低圧の１次冷媒とを熱交換させる。温度式膨張弁３は、
内部熱交換部４０を通過した低圧の１次冷媒の過熱度を
調整する。これより、中間熱交換器４の出口では１次冷
媒が気液２相の飽和状態にあり、過熱度を持たないた
め、両冷媒間の温度差を増大して熱交換効率を向上でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２次冷媒式冷凍機に
おける中間熱交換器の熱交換効率向上のための改良構造
に関するもので、例えば、自動車用空調装置に用いて好
適である。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化防止のために、冷凍サ
イクルの冷媒をフロンからプロパンガスのような可燃性
ガスに変更して、室内の冷房を行う車両用空調装置が提
案されている（例えば、実開昭５８−５４９０４号公報
参照）。上記の車両用空調装置において、可燃性ガスの
蒸発潜熱にて空調空気を冷却する冷却器（蒸発器）は車
室内に設置されるので、この冷却器の配管接続部等から
可燃性ガスが密閉空間である車室内へ洩れる危険があ
る。

【０００３】そこで、車室内へのガス洩れを回避するた
めに、本発明者らは、車室外のエンジンルーム（大気へ
の開放空間）に、中間熱交換器（ブライン−冷媒熱交換
器）を設置し、この中間熱交換器において可燃性ガス
（１次冷媒）の蒸発潜熱にて一旦、ブライン（凍結温度
を低くする成分を添加した水からなる２次冷媒）を冷却
し、この低温ブラインを車室内に設置した吸熱器に循環
し、この吸熱器において低温ブラインにより空調空気を
冷却して室内の冷房を行うようにしたブライン式の車両
用空調装置の開発を試みている。

【０００４】図８は、上記中間熱交換器（ブライン−冷
媒熱交換器）を有する２次冷媒式冷凍機の回路構成を示
すものであり、１次冷媒としての可燃性ガスが循環する
１次側回路は、圧縮機１、凝縮器２、減圧器をなす温度
式膨張弁３、中間熱交換器４およびこれらの各機器の間
を連結する冷媒配管５から構成されている。一方、２次
冷媒としてのブラインが循環する２次側回路は、ブライ
ン圧送用のポンプ６、吸熱器７、中間熱交換器４および
これらの各機器の間を連結する冷媒配管８から構成され
ている。

【０００５】中間熱交換器４において冷却された２次冷
媒をポンプ６により吸熱器７に循環し、図示しない送風
機により送風される空調空気を吸熱器７にて低温の２次
冷媒により冷却し、その冷風を空調対象空間内（車室
内）に吹き出して、冷房を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、上記２次冷媒式冷凍機の実用化に当たって、種々実
験検討したところ、次の点が技術的に大きな課題である
ことが分かった。すなわち、上記２次冷媒式冷凍機にお
いては、１次冷媒にて、熱容量の大きな２次冷媒（ブラ
イン）を冷却するため、２次冷媒の冷却に時間がかか
る。そのため、１次冷媒にて空調空気を直接冷却する通
常の冷凍機に比して、空調装置の始動時等に空調空気の
温度低下に時間がかかり、冷房の応答性が悪いという問
題が生じる。

【０００７】この問題を解決するためには、熱容量の大
きい２次冷媒の使用量を減量することが有効である。そ
して、２次冷媒の減量化のためには、中間熱交換器４の
小型化を図ることが有効である。しかるに、図８に示す
２次冷媒式冷凍機の回路構成において、中間熱交換器４
に流入する１次冷媒の流量は温度式膨張弁３により制御
され、中間熱交換器４の出口では１次冷媒が所定の過熱
度を持つように一次冷媒の流量が制御される。

【０００８】ここで、中間熱交換器４の出口での１次冷
媒は過熱領域に入らないと冷媒温度が変化しないので、
温度式膨張弁３による流量制御は必然的に中間熱交換器
４の出口で１次冷媒に所定の過熱度を持たせることにな
る。その結果、中間熱交換器４の冷媒流路の出口側では
一次冷媒が過熱度を持ち、冷媒温度が上昇するので、図
９に示すように、２次冷媒の入口側では１次冷媒と２次
冷媒との温度差ΔＴが小さくなり、熱交換効率が低下す
る。なお、図９の横軸は中間熱交換器４における１次冷
媒と２次冷媒との熱交換部の熱交換入口から熱交換出口
までの距離をとり、縦軸は両冷媒の温度である。

【０００９】上記のごとく熱交換効率が低下することに
よって、中間熱交換器４が大型化してしまい、２次冷媒
の使用量が増えるので、冷房の応答性を悪化するという
問題がある。本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
２次冷媒式冷凍機において中間熱交換器の熱交換効率を
向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記したように、中間熱
交換器の出口では１次冷媒が過熱度を持つことが熱交換
効率低下の原因になっていることに着目して、本発明で
は、中間熱交換器において、１次冷媒が過熱度を持たな
い、気液２相の飽和状態のままで、２次冷媒と熱交換す
る（吸熱する）ようにして、上記目的を達成しようとす
るものである。

【００１１】すなわち、請求項１記載の発明では、１次
冷媒を蒸発させて２次冷媒を冷却する中間熱交換器
（４）に、１次冷媒同志の熱交換を行う内部熱交換部
（４０）と、この内部熱交換部（４０）を通過した１次
冷媒を低圧に減圧する第２減圧器（４２）と、この第２
減圧器（４２）にて低圧に減圧された１次冷媒と２次冷
媒とを熱交換する中間熱交換部（４１）とを備え、内部
熱交換部（４０）は、第１減圧器（３）にて減圧された
中間圧の１次冷媒と、中間熱交換部（４１）を通過した
低圧の１次冷媒とを熱交換するものであり、第１減圧器
は、内部熱交換部（４０）を通過した低圧の１次冷媒の
過熱度を調整する温度式膨張弁（３）であることを特徴
としている。

【００１２】これによると、図２のモリエル線図に示す
ように、内部熱交換部（４０）における１次冷媒同志の
熱交換によって、内部熱交換部（４０）の出口の冷媒は
Ｄ点となり、そして、第２減圧器（４２）による減圧後
はＥ点となる。従って、１つの減圧器で、Ｂ点から一挙
にＥ′点まで減圧する場合に比して、本発明によるＥ点
の冷媒は乾き度が十分小さくなり、中間熱交換部（４
１）の冷媒流路内壁面を覆う液相冷媒の比率が高くな
り、熱交換効率を向上できる。

【００１３】さらに、温度式膨張弁（３）は内部熱交換
部（４０）を通過した後の低圧の１次冷媒の過熱度を調
整するから、中間熱交換部（４１）の出口部（Ｆ点）で
は冷媒が気液２相の飽和状態にある。そのため、中間熱
交換部（４１）の出口側で冷媒の過熱による温度上昇が
発生しない。これにより、中間熱交換部（４１）の特に
冷媒出口側における、１次冷媒と２次冷媒との温度差を
従来技術よりも増大でき、熱交換効率をさらに向上でき
る。

【００１４】上記熱交換効率の向上により中間熱交換器
（４）を小型化でき、２次冷媒（熱容量の大きいブライ
ン）の使用量を減少できるので、２次冷媒式冷凍機にお
ける冷房の応答性を改善できる。本発明において、中間
熱交換部（４１）は請求項２のように、１次冷媒と２次
冷媒が同一方向に流れるように構成したり、請求項３の
ように、１次冷媒と２次冷媒が逆方向に流れるように構
成することができる。

【００１５】特に、請求項２のように、中間熱交換部
（４１）において、１次冷媒と２次冷媒が同一方向に流
れるように構成すると、１次冷媒の圧力は、中間熱交換
部４１内の冷媒流路圧損により中間熱交換部（４１）の
入口側から出口側に行くに従って低下するので、１次冷
媒の温度（蒸発温度）も図５に示すように、入口側から
出口側に行くに従って低下する。これにより、中間熱交
換部（４１）の２次冷媒出口側でも１次冷媒と２次冷媒
との温度差ΔＴを大きくすることができ、熱交換効率を
一層向上できる。

【００１６】また、請求項４記載の発明では、中間熱交
換器（４）における１次冷媒および２次冷媒の流路を金
属薄板（４３、４５、４６）の積層により構成するとと
もに、この金属薄板（４３、４５、４６）の積層体を一
体ろう付けすることにより、内部熱交換部（４０）と第
２減圧器（４２）と中間熱交換部（４１）を構成するこ
とを特徴としている。

【００１７】これによると、上記三者（４０、４１、４
２）を持つ中間熱交換器（４）を一体ろう付けにより能
率よく製造できる。また、請求項５記載の発明では、第
２減圧器を、金属薄板（４３、４５、４６）内の冷媒流
路に設けられた小開口部からなるオリフィス（４２）で
構成することを特徴としている。

【００１８】これによると、金属薄板（４３、４５、４
６）に開けた小開口部にて第２減圧器（４２）を容易に
構成できる。なお、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。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態による２
次冷媒式冷凍機全体の回路構成を示すものである。図１
において、２次冷媒式冷凍機の回路構成自体は図８の従
来品と同じであり、１次冷媒としての可燃性ガスが循環
する１次側回路は、圧縮機１、凝縮器２、第１減圧器を
なす温度式膨張弁３、中間熱交換器４およびこれらの各
機器の間を連結する冷媒配管５から構成されている。

【００２０】一方、２次冷媒としてのブラインが循環す
る２次側回路は、ブライン圧送用の電動ポンプ６、吸熱
器７、中間熱交換器４およびこれらの各機器の間を連結
する冷媒配管８から構成されている。なお、本実施形態
は自動車用空調装置に適用した場合であり、１次冷媒は
プロパンガスのような可燃性ガス、あるいはアンモニア
であり、２次冷媒は凍結温度を低くする成分を添加した
水からなるブラインであり、圧縮機１は車両エンジンに
て駆動される。

【００２１】そして、図１において、吸熱器７を除く機
器は自動車のエンジンルーム内に配置され、これに対
し、吸熱器７は車室内に設置される空調ユニット９内に
配置され、空調用送風機１０により送風される空調空気
と熱交換するようになっている。本発明の特徴とする中
間熱交換器４は、図１に示すように、大別して、１次冷
媒相互の間で熱交換を行う内部熱交換部４０と、１次冷
媒と２次冷媒との間で熱交換を行う中間熱交換部４１
と、第２減圧器をなすオリフィス４２とから構成されて
いる。

【００２２】１次側回路においては、図２に示す高圧Ｐ
_Hの１次冷媒が温度式膨張弁３にて中間圧Ｐ₀に減圧
（Ｂ→Ｃ）され、内部熱交換部４０は、この中間圧Ｐ₀
の気液２相状態の１次冷媒と、中間熱交換部４１出口の
Ｆ点の低圧Ｐ_Lの１次冷媒とを熱交換するものであっ
て、この１次冷媒同志の熱交換を本明細書では内部熱交
換と称しており、図２の矢印Ｈはこの内部熱交換を示
す。

【００２３】ここで、Ｆ点の低圧Ｐ_Lの１次冷媒は、中
間圧Ｐ₀の１次冷媒に比して低温であるから、この温度
差に基づいて中間圧Ｐ₀の１次冷媒を冷却する。オリフ
ィス４２は内部熱交換部４０を出た中間圧Ｐ₀の１次冷
媒を低圧Ｐ_Lまで減圧する第２減圧器としての役割を果
たす。中間熱交換部４１は、オリフィス４２で減圧され
た低圧Ｐ_Lの１次冷媒と、２次側回路のブライン（２次
冷媒）とを熱交換して、ブラインを冷却する。ここで、
第１実施形態の中間熱交換部４１では、その内部におい
て１次冷媒と２次冷媒の流れ方向が逆方向となってい
る、対向流の形態にしてある。図２の矢印Ｉの範囲は中
間熱交換部４１によるエンタルピ差、すなわち冷房能力
を示す。

【００２４】温度式膨張弁３は内部熱交換部４０の出口
の１次冷媒が所定の過熱度を持つように、その内部の弁
開度を調整して冷媒流量を調整するものであって、弁機
構自体は周知のものである。３ａは内部熱交換部４０の
出口の１次冷媒の温度を感知する感温部である。次に、
上記構成において作動を説明する。１次側回路では、圧
縮機１が作動することにより、１次冷媒が高温高圧状態
の過熱ガス状態（図２のＡ点）として圧縮機１から吐出
され、次に、凝縮器２にて１次冷媒が冷却されて凝縮
し、Ｂ点に移行する。次に、１次冷媒が温度式膨張弁３
にて中間圧Ｐ₀に減圧され、気液２相の状態（Ｃ点）と
なる。

【００２５】この中間圧Ｐ₀の気液２相冷媒は内部熱交
換部４０内に流入し、ここで、中間熱交換部４１出口か
らの低温、低圧Ｐ_Lの１次冷媒と熱交換して冷却され、
乾き度が０に近い状態、すなわち、ほぼ液単相状態（Ｄ
点）に移行する。次に、この液単相状態の１次冷媒がオ
リフィス４２により再度減圧されて低圧Ｐ_Lとなる（Ｅ
点）。しかるのち、この低圧Ｐ_Lの１次冷媒が中間熱交
換部４１に流入し、ブライン（２次冷媒）と熱交換し
て、ブラインを冷却する。この中間熱交換部４１を通過
した１次冷媒はＦ点に移行する。その後、１次冷媒は上
記のように内部熱交換部４０内に流入して、中間圧Ｐ₀
の気液２相冷媒を冷却して、Ｇ点に移行した後に圧縮機
１に吸入される。

【００２６】一方、中間熱交換部４１で冷却されたブラ
インは吸熱器７に循環され、この吸熱器７にて空調空気
を冷却し、この冷却された冷風が車室内へ吹き出し、車
室内を冷房する。なお、図１において、中間熱交換器４
における斜線部は液相冷媒を示し、細点部は気相冷媒を
示している。この斜線部と細点部の割合により、液相冷
媒と気相冷媒の比率である乾き度の変化を示している。

【００２７】上記作動において注目すべきは、図２のモ
リエル線図に示すように、内部熱交換部４０における１
次冷媒同志の熱交換によって、内部熱交換部４０の出口
の冷媒はＤ点となり、そして、オリフィス４２による減
圧後はＥ点となる。従って、１つの減圧器で、Ｂ点から
一挙にＥ′点まで減圧する場合に比して、本実施形態に
よるＥ点の冷媒は乾き度が十分小さくなり、中間熱交換
部４１の冷媒流路内壁面を覆う液相冷媒の比率が高くな
り、熱交換効率を向上できる。

【００２８】しかも、第１減圧器をなす温度式膨張弁３
は内部熱交換部４０の出口の１次冷媒が所定の過熱度を
持つように、冷媒流量を調整しているから、中間熱交換
部４１の出口部（図２のＦ点）では、１次冷媒が常に所
定割合の液相冷媒を含む飽和状態に保たれている。その
ため、１次冷媒が過熱状態となる場合のように冷媒温度
が上昇することがなく、中間熱交換部４１では、その出
口部に至るまで冷媒が低温状態のままに維持される。

【００２９】このため、図３に示すように、中間熱交換
部４１では、１次冷媒の出口部において、１次冷媒と２
次冷媒との温度差ΔＴが図８、９の従来例に比して格段
と大きくなり、１次冷媒と２次冷媒との間の熱交換効率
をさらに向上できる。以上のように、中間熱交換部４１
内を流れる１次冷媒の乾き度を小さくできるとともに、
温度差ΔＴを増大できるため、中間熱交換部４１の熱交
換効率を効果的に増大でき、中間熱交換部４１の小型化
を図ることができる。この中間熱交換部４１の小型化に
よって、中間熱交換部４１内に収容されるブライン量を
減少できるので、２次冷媒式冷凍機における冷房始動時
に２次冷媒（ブライン）の温度を速やかに低下でき、吸
熱器７からの吹出空気温度も速やかに低下できる。

【００３０】（第２実施形態）次に、図４は第２実施形
態を示すものであり、中間熱交換部４１における１次冷
媒と２次冷媒の流れ方向を第１実施形態と逆方向にして
いる。すなわち、第１実施形態では、中間熱交換部４１
の内部において１次冷媒と２次冷媒の流れ方向が逆方向
となっている、対向流の形態にしているが、第２実施形
態では、中間熱交換部４１の内部において１次冷媒と２
次冷媒とが同一方向に流れる、並行流の形態にしてい
る。

【００３１】第２実施形態によると、１次冷媒と２次冷
媒とが同一方向に流れるために、第１実施形態に比して
次の利点がある。すなわち、１次冷媒の圧力は、中間熱
交換部４１内の冷媒流路圧損により中間熱交換部４１の
入口側から出口側に行くに従って低下するので、１次冷
媒の温度（蒸発温度）も入口側から出口側に行くに従っ
て低下する（図５参照）。

【００３２】このように、中間熱交換部４１の２次冷媒
出口側で１次冷媒の温度が低下することにより、中間熱
交換部４１の２次冷媒出口側でも１次冷媒と２次冷媒と
の温度差ΔＴを大きくすることができ、熱交換効率を一
層向上できる。次に、図６は上記した内部熱交換部４０
と、中間熱交換部４１と、第２減圧器をなすオリフィス
４２とから構成される中間熱交換器４の具体的構成を例
示するものであって、上記三者４０〜４２を一体化した
積層型熱交換器から構成されている。

【００３３】図６において、中間熱交換器４は、多数の
金属薄板４３、４５、４６を積層して、１次冷媒および
２次冷媒の流路を構成するとともに、この金属薄板４
３、４５、４６の積層体を一体ろう付けすることによ
り、内部熱交換部４０と中間熱交換部４１とオリフィス
４２とを構成するものである。図７は冷媒の流れ経路を
示している。なお、図６、７では図作成上のスペース的
制約から、Ｘの領域に本来図示すべき所定枚数の金属薄
板４３を省略している。

【００３４】金属薄板４３は具体的にはアルミニュウム
芯材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材から
なり、この両面クラッド材を流路形成用の張出部を有す
る長方形に成形する。ここで、長方形の金属薄板４３は
その長辺方向に沿って、その内部の冷媒流路を右側の小
面積の領域と左側の大面積の領域とに分割してい
る。そして、左側の大面積の領域ではその内部に波形
状のインナーフィン４４を挿入し、金属薄板４３の積層
方向の両端には、金属薄板４３より板厚が大きい金属薄
板からなる端板４５、４６を配置する。端板４５、４６
もアルミニュウム両面クラッド材からなる。これらの部
材金属薄板４３、４５、４６からなる積層体を炉中にて
ろう付け温度に加熱して一体ろう付けする。

【００３５】この積層型熱交換器構造において、図６の
右側に細く上下方向に延びる領域に内部熱交換部４０
を構成し、図６の左側に幅広に上下方向に延びる領域
に中間熱交換部４１を構成している。図６の左側の端板
４５の右側上部には１次冷媒の入口パイプ４７と出口パ
イプ４８とを有する配管ジョイント４９が接合されてい
る。この入口パイプ４７と出口パイプ４８には温度式膨
張弁３の冷媒出入口が接続される。ここで、温度式膨張
弁３は図１、４の感温部３ａを内蔵する、一般にボック
ス型と称されているものである。

【００３６】また、端板４５の左側の上部、下部には２
次冷媒（ブライン）の入口パイプ５０、出口パイプ５１
が接合されている。次に、金属薄板４３の積層により形
成される冷媒流路について説明すると、右側の小面積の
領域は内部熱交換部４０を構成するものであって、こ
の領域では金属薄板４３の積層方向に交互に、図２の
Ｃ→Ｄ間の中間圧冷媒が流れる冷媒流路４０ａと、図２
のＦ→Ｇ間の低圧冷媒が流れる流路４０ｂとを形成して
いる。一方、左側の大面積の領域は中間熱交換部４１
を構成するものであって、この領域では金属薄板４３
の積層方向に交互に、図２のＥ→Ｆ間の低圧冷媒が流れ
る冷媒流路４１ａと、２次冷媒（ブライン）が流れる流
路４１ｂとを形成している。

【００３７】また、金属薄板４３の長辺方向の上下両端
に、内部熱交換部４０および中間熱交換部４１における
冷媒の集合、分配をそれぞれ行うタンク部４０ｃ〜４０
ｆ、４１ｃ〜４１ｆが備えられている。すなわち、タン
ク部４０ｃ、４０ｄは内部熱交換部４０の中間圧冷媒の
流路４０ａに設けられ、タンク部４０ｅ、４０ｆは内部
熱交換部４０の低圧冷媒の流路４０ｂに設けられてい
る。また、タンク部４１ｃ、４１ｄは中間熱交換部４１
の低圧冷媒の流路４１ａに設けられ、タンク部４１ｅ、
４１ｆは２次冷媒（ブライン）の流路４１ｂに設けられ
ている。

【００３８】なお、各タンク部４０ｃ〜４０ｆ、４１ｃ
〜４１ｆは連通穴を有し、この連通穴により隣接するタ
ンク部相互間で連通するようにしてある。但し、タンク
部４０ｃについては金属薄板４３の積層方向の中間部位
で１箇所連通穴を閉塞した部位を設けて、中間圧冷媒の
流れをこの閉塞部位でＵターンするようにしてある。ま
た、金属薄板４３のうち、図７の最も右側（右側端板４
６の手前）に位置する金属薄板４３には、中間圧冷媒の
流路４０ａの最も下流側に位置するタンク部４０ｃが設
けられ、このタンク部４０ｃにはφ１ｍｍ程度の円形の
小開口部からなるオリフィス４２が開けてある。

【００３９】次に、図７により冷媒の流れ経路を説明す
ると、図中実線矢印は１次冷媒の流れを示し、破線矢印
は２次冷媒（ブライン）の流れを示す。１次冷媒は温度
式膨張弁３で減圧されて中間圧Ｐ₀になった後に、この
中間圧冷媒は配管ジョイント４９の入口パイプ４７を通
って、右側領域、すなわち内部熱交換部４０のタンク
部４０ｃから流路４０ａを上方から下方へと流れ、タン
ク部４０ｄに集まる。

【００４０】そして、タンク部４０ｃには金属薄板４３
の積層方向の中間部位に１箇所連通穴を閉塞した部位を
設けてあるので、この閉塞部位で、中間圧冷媒が金属薄
板４３の積層方向の右側へ進むのを阻止する。従って、
中間圧冷媒はこの閉塞部位に対応する下側のタンク部４
０ｄより右側部分では流れ方向を逆転して、下側のタン
ク部４０ｄから上側のタンク部４０ｃに向かって流れ
る。

【００４１】次に、上側のタンク部４０ｃに集合した中
間圧冷媒は、右側端板４６の手前に位置する金属薄板４
３のタンク部４０ｃに設けた円形の小開口部からなるオ
リフィス４２を通過し、このオリフィス４２にて中間圧
冷媒は低圧Ｐ_lまで減圧される。この低圧冷媒は右側端
板４６の内側流路にて流れを左側方向へ反転し、次い
で、左側領域、すなわち中間熱交換部４１のタンク部
４１ｃから流路４１ａを上方から下方へと流れ、タンク
部４１ｄに集まる。

【００４２】このタンク部４１ｄにて集合した低圧冷媒
は左側端板４５の内側流路にて流れを右側方向へ反転
し、再度、右側領域の内部熱交換部４０に入る。そし
て、内部熱交換部４０のタンク部４０ｆから流路４０ｂ
を下方から上方へ流れ、タンク部４０ｅに集合した後、
配管ジョイント４９の出口パイプ４８を通過する。次
に、低圧冷媒は温度式膨張弁３の低圧通路部を通過した
後に、圧縮機１に吸入される。

【００４３】一方、２次冷媒（ブライン）は入口パイプ
５０から左側領域、すなわち中間熱交換部４１のタン
ク部４１ｅに流入し、ここから流路４１ｂを上方から下
方へと流れ、タンク部４１ｆに集まり、入口パイプ５１
から外部へ流出する。この間に、２次冷媒（ブライン）
は流路４１ａ側を流れる１次冷媒（低圧冷媒）と熱交換
して冷却される。

【００４４】なお、図６、７に示す熱交換器の具体的構
造例では、左側領域に形成される中間熱交換部４１に
おいて、１次冷媒および２次冷媒がともに上方から下方
へと流れる並行流となり、前述の図５によるΔＴの増加
を行うことができる。図６、７に示す熱交換器におい
て、２次冷媒（ブライン）の入口パイプ５０、出口パイ
プ５１を上下逆にして、入口パイプ５０を下側に配置
し、出口パイプ５１を上側に配置すれば、１次冷媒が上
方から下方へと流れ、２次冷媒は下方から上方へと流れ
る対向流となる。

【００４５】なお、上述の実施形態では本発明を自動車
用空調装置に適用した場合について説明したが、自動車
用空調装置以外の用途においても同様に本発明を実施で
きることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍機の回路構成
図である。

【図２】図１の冷凍機の１次側回路のモリエル線図であ
る。

【図３】第１実施形態の中間熱交換部における熱交換距
離と冷媒温度との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施形態を示す冷凍機の回路構成
図である。

【図５】第２実施形態の中間熱交換部における熱交換距
離と冷媒温度との関係を示すグラフである。

【図６】本発明における中間熱交換器の具体的構造を例
示する分解斜視図である。

【図７】図６の中間熱交換器における冷媒の流れ経路を
示す分解斜視図である。

【図８】従来の冷凍機の回路構成図である。

【図９】従来の冷凍機の中間熱交換器における熱交換距
離と冷媒温度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…凝縮器、３…温度式膨張弁、４…中間
熱交換器、４０…内部熱交換部、４１…中間熱交換部、
４２…オリフィス、６…ポンプ、７…吸熱器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下谷昌宏愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次冷媒が循環する１次側回路に、圧縮
機（１）、凝縮器（２）、第１減圧器（３）、および１
次冷媒を蒸発させて２次冷媒を冷却する中間熱交換器
（４）を備えるとともに、前記２次冷媒が循環する２次側回路には、前記中間熱交
換器（４）にて冷却された２次冷媒により空調空気から
吸熱する吸熱器（７）、前記２次冷媒を２次側回路に循
環させるポンプ（６）を備え、前記中間熱交換器（４）に、前記１次冷媒同志の熱交換
を行う内部熱交換部（４０）と、この内部熱交換部（４
０）を通過した１次冷媒を低圧に減圧する第２減圧器
（４２）と、この第２減圧器（４２）にて低圧に減圧さ
れた１次冷媒と前記２次冷媒とを熱交換する中間熱交換
部（４１）とを備え、前記内部熱交換部（４０）は、前記第１減圧器（３）に
て減圧された中間圧の１次冷媒と、前記中間熱交換部
（４１）を通過した低圧の１次冷媒とを熱交換するもの
であり、前記第１減圧器は、前記内部熱交換部（４０）を通過し
た低圧の１次冷媒の過熱度を調整する温度式膨張弁
（３）であることを特徴とする２次冷媒式冷凍機。
【請求項２】前記中間熱交換部（４１）において、前
記１次冷媒と前記２次冷媒が同一方向に流れることを特
徴とする請求項１に記載の２次冷媒式冷凍機。
【請求項３】前記中間熱交換部（４１）において、前
記１次冷媒と前記２次冷媒が逆方向に流れることを特徴
とする請求項１に記載の２次冷媒式冷凍機。
【請求項４】前記中間熱交換部（４１）における前記
１次冷媒および前記２次冷媒の流路を金属薄板（４３、
４５、４６）の積層により構成するとともに、この金属
薄板（４３、４５、４６）の積層体を一体ろう付けする
ことにより、前記内部熱交換部（４０）と前記第２減圧
器（４２）と前記中間熱交換部（４１）を構成すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
２次冷媒式冷凍機。
【請求項５】前記第２減圧器は、前記金属薄板（４
３）内の１次冷媒の流路に設けられた小開口部からなる
オリフィス（４２）であることを特徴とする請求項４に
記載の２次冷媒式冷凍機。
【請求項６】前記金属薄板（４３、４５、４６）は長
方形であり、この長方形の長辺方向に沿って、前記金属
薄板（４３、４５、４６）内の冷媒流路を小面積の領域
（）と大面積の領域（）とに分割し、前記小面積の領域（）を前記内部熱交換部（４０）と
し、前記大面積の領域（）を前記中間熱交換部（４
１）としたことを特徴とする請求項４または５に記載の
２次冷媒式冷凍機。