(57)【要約】【課題】蒸発器における結露や着霜の発生を低減して、熱交換効率を改善することができる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】圧縮機１０、ガスクーラ１４（放熱器）、膨張弁１７（減圧装置）、及び、蒸発器１８から構成される冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、ガスクーラ１４と膨張弁１７の間に構成された液冷却器１５（補助熱交換器）を備え、この液冷却器１５を、蒸発器１８に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器１８よりも上流側に配置した。【選択図】図１
2008076013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、
前記放熱器と減圧装置の間に構成された補助熱交換器を備え、該補助熱交換器を、前記蒸発器に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器よりも上流側に配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記蒸発器及び補助熱交換器は、縦方向に並設された複数のマイクロチューブと各マイクロチューブ間に取り付けられた熱交換フィンとからそれぞれ構成されており、冷媒が相互に対向して流れるよう前記蒸発器のマイクロチューブと前記補助熱交換器のマイクロチューブは平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記補助熱交換器の熱交換フィンのピッチは、前記蒸発器の熱交換フィンのピッチより大きいことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記補助熱交換器の熱交換フィンの表面は、前記蒸発器の熱交換フィンの表面よりも平滑であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等を配管接続することにより冷媒回路が構成されている。そして、圧縮機で圧縮された冷媒が放熱器にて放熱し、減圧装置にて減圧された後、蒸発器にて周囲と熱交換して蒸発し、再び、圧縮機に吸い込まれて圧縮されるサイクルを繰り返すものであった。このような冷凍サイクル装置を例えば、給湯器として使用する場合、放熱器における冷媒の放熱を利用して、給湯用の水を加熱して、高温の湯を生成するよう構成されていた。
【０００３】
近年地球環境問題に対応するためこの種冷凍サイクル装置を備えた給湯装置に冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられて来ている。二酸化炭素冷媒は、超臨界で作動するため冷媒の温度変化が著しく、凝縮冷媒対応の従来の熱交換器、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器では、放熱効率が低下してしまう。そこで、放熱器にマイクロチューブ式の熱交換器を使用する試みがなされている。当該マイクロチューブ式の熱交換器は、微小径の冷媒通路を複数備えた偏平チューブと、各偏平チューブ内の冷媒通路に冷媒を分流するための入口側のヘッダーと、冷媒通路からの冷媒を合流させる出口側のヘッダーから構成され、マルチフロー型熱交換器とも称される。
【０００４】
即ち、当該マイクロチューブ式の熱交換器においては、入口側のヘッダーから各偏平チューブ内の微小径の冷媒通路に分流された冷媒が当該冷媒通路を流れる過程で放熱し、出口側のヘッダーで合流する構成とされていた。このように、微小径の冷媒通路を複数備えた偏平チューブを備えたマイクロチューブ式の熱交換器を採用することで、二酸化炭素冷媒を用いた熱交換器の熱交換能力を大幅に改善することができるようになった。
【０００５】
上述したように二酸化炭素冷媒では、熱交換器にマイクロチューブ式の熱交換器を使用することで、熱交換能力を改善できることが明らかとなった。そこで、係るマイクロチューブ式の熱交換器を蒸発器として使用した場合にも、放熱器同様に蒸発器における冷媒の熱交換能力の改善が期待できる。しかしながら、蒸発器では、冷媒が周囲の空気から吸熱して蒸発するため、空気中の水分が蒸発器の配管やフィンに霜として付着したり、結露するため、着霜や結露で生じる水の排出が困難であるため採用されてなかった。
【０００６】
このような結露や着霜の問題を解消するものとして、減圧装置の出口側（即ち、減圧装置と蒸発器の間）に補助熱交換器を接続し、当該補助熱交換器を従来の蒸発器（例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器）の空気の流れに対して上流側に配設して、当該補助熱交換器を流れる冷媒により、蒸発器を加熱して結露や着霜が生じ難くしたものも開発されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３１５５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の構造では蒸発器に流入する空気を効果的に加熱できず、結露や着霜を有効に抑制することができなかった。
【０００８】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、蒸発器における結露や着霜の発生を低減して、熱交換効率を改善することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えたものであって、放熱器と減圧装置の間に構成された補助熱交換器を備え、この補助熱交換器を、蒸発器に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器よりも上流側に配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、請求項１に記載の発明において蒸発器及び補助熱交換器は、縦方向に並設された複数のマイクロチューブと各マイクロチューブ間に取り付けられた熱交換フィンとからそれぞれ構成されており、冷媒が相互に対向して流れるよう蒸発器のマイクロチューブと補助熱交換器のマイクロチューブは平行に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の冷凍サイクル装置は、請求項２に記載の発明において補助熱交換器の熱交換フィンのピッチは、蒸発器の熱交換フィンのピッチより大きいことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の冷凍サイクル装置は、請求項２又は請求項３に記載の発明において補助熱交換器の熱交換フィンの表面は、蒸発器の熱交換フィンの表面よりも平滑であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の冷凍サイクル装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、放熱器と減圧装置の間に構成された補助熱交換器を備え、この補助熱交換器を、蒸発器に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器よりも上流側に配置したので、補助熱交換器によって蒸発器に流入する空気を加熱することができる。これにより、蒸発器の露や霜の発生を低減することができるようになる。
【００１５】
特に、蒸発器に通風される空気を補助熱交換器により加熱することで、蒸発器における冷媒の蒸発温度を上昇させることができるようになる。これにより、冷凍サイクル装置の効率の改善を図ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において蒸発器及び補助熱交換器は、縦方向に並設された複数のマイクロチューブと各マイクロチューブ間に取り付けられた熱交換フィンとからそれぞれ構成されており、冷媒が相互に対向して流れるよう蒸発器のマイクロチューブと補助熱交換器のマイクロチューブは平行に配置されているので、蒸発器を効率的に加熱することができる。これにより、蒸発器を効率的に加熱することができるので、蒸発器の結露、或いは、着霜の発生をより一層抑制することができるようになる。更に、補助熱交換器を流れる冷媒と蒸発器を流れる冷媒とを熱交換させることができるようになる。従って、減圧装置に流入する冷媒をより低温まで冷却することができるので、上述した蒸発器に通風される空気温度の上昇効果に加えて、当該蒸発器における熱交換能力が上昇し、成績係数の向上を図ることができるようになる。
【００１７】
また、請求項３の発明の如く補助熱交換器の熱交換フィンのピッチを、蒸発器の熱交換フィンのピッチより大きくすれば、空気の通路抵抗を抑えることができる。これにより、補助熱交換器により蒸発器に空気が通風され難くなる不都合を解消することができる。
【００１８】
更に、補助熱交換器では排水用の切り起こしなどを設ける必要がないので、請求項４の発明の如く補助熱交換器の熱交換フィンの表面を、蒸発器の熱交換フィンの表面よりも平滑とすることができる。
【００１９】
特に、請求項５の如く冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍サイクル装置に上記各発明を適用することで、熱交換能力を著しく改善することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、蒸発器における着霜や結露の発生する不都合を低減することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。蒸発器における霜や露の発生を低減するという目的を放熱器と減圧装置の間に構成された補助熱交換器を備え、この補助熱交換器を、蒸発器に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器よりも上流側に配置したことにより実現した。以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。本実施例の冷凍サイクル装置は、給湯器として使用されるものであり、ガスクーラ１４における冷媒の放熱を利用して、給湯用の水を加熱して、高温の湯を生成可能に構成されている。当該冷凍サイクル装置は、圧縮機１０、ガスクーラ１４（本発明の放熱器に相当）、液冷却器１５（本発明の補助熱交換器に相当）、膨張弁１７（本発明の減圧装置に相当）、蒸発器１８等を順次配管接続することにより冷媒回路が構成されている。この冷媒回路には冷媒としてＣＯ2（二酸化炭素）が用いられている。
【００２２】
上記圧縮機１０は、図示しない駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１の圧縮要素１２と第２の圧縮要素１３を備えて構成された多段（２段）圧縮式のコンプレッサである。そして、冷媒導入管２０から吸い込んだ冷媒ガス（ＣＯ2）を第１の圧縮要素１２で圧縮し、この圧縮した冷媒を冷媒導入管３３を介して第２の圧縮要素１３に吸い込んで圧縮し、冷媒吐出管２４より吐出するものである。
【００２３】
圧縮機１０の冷媒吐出管２４にはガスクーラ１４（放熱器）が接続される。本実施例の冷凍サイクル装置は前述したように給湯器に適用されるものである。従って、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ１４にて、図示しない給湯タンクから供給される水を加熱し、これにより、給湯に適した高温の湯が生成されるのである。ガスクーラ１４の一端側には冷媒入口１４Ａが形成され、当該冷媒入口１４Ａには圧縮機１０の冷媒吐出管が接続されている。また他端側には冷媒出口１４Ｂが形成され、当該冷媒出口１４Ｂには液冷却器に向かう冷媒配管２６が接続されている。
【００２４】
また、ガスクーラ１４の他端側には給湯水入口１４Ｄが形成されており、この給湯水入口１４Ｄには水配管３２が接続され、図示しない給湯タンクから水が供給される。また、ガスクーラ１４の一端側には、給湯水出口１４Ｃが形成され、この給湯水出口１４Ｃには配管３０が接続され、図示しない給湯タンク内へ高温に加熱された湯が供給される。
【００２５】
係る構成により、冷媒はガスクーラ１４内を一端側の冷媒入口１４Ａから他端側の冷媒出口１４Ｂに向かって流れる。一方、水はガスクーラ１４内を他端側の給湯水入口１４Ｄから一端側の給湯水出口１４Ｃに向かって流れる。即ち、ガスクーラ１４内において冷媒と水との流れが対向流と成るよう構成されている。
【００２６】
一方、ガスクーラ１４の冷媒出口１４Ｂに接続された冷媒配管２６には本発明の液冷却器１５が接続され、この液冷却器１５の出口側に設けられた冷媒配管２７には、膨張弁１７を介して後述する蒸発器１８が接続されている。この蒸発器１８の出口側には圧縮機１０の冷媒導入管２０に接続され、これにより、環状の冷媒回路が形成されている。尚、実施例の冷凍サイクル装置には冷媒として二酸化炭素が封入される。本実施例では当該二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮するものとし、ガスクーラ１４では凝縮せずに温度が低下し、膨張弁１７における減圧で超臨界状態から気液二相状態に変化するものとする。
【００２７】
そして、圧縮機１０の第１及び第２の圧縮要素１２、１３で前述の如く圧縮された高温高圧のガス冷媒（ＣＯ2）は、ガスクーラ１４において水と熱交換し、放熱する。このとき、水は係る冷媒の放熱により加熱され、高温の湯となる。
【００２８】
一方、ガスクーラ１４において冷媒はこの状態では凝縮せず、液冷却器１５で更に冷却され、膨張弁１７に流入して絞られた後、減圧される過程で液化し、その後、気液二相状態となる。そして、蒸発器１８に流入し、そこで周囲から熱を奪い、蒸発する。蒸発器１８を出た冷媒は冷媒導入管２０から圧縮機１０に吸い込まれる遷臨界冷媒サイクルを繰り返す。
【００２９】
次に、図２乃至図４を用いて、前記液冷却器１５及び蒸発器１８の構成について詳述する。図２は液冷却器１５及び蒸発器１８の要部の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面の一部平面図、図４は図２のＢ方向（正面）から見た液冷却器１５及び蒸発器１８の要部の模式図である。液冷却器１５は、マイクロチューブ式の熱交換器である。即ち、液冷却器１５は、相対向して平行に配置された上下一対のヘッダー５０、５１と、両ヘッダー５０、５１間に渡って複数取り付けられたマイクロチューブ５２・・・と、各マイクロチューブ５２間に取り付けられた熱交換フィン５５とから構成されている。この場合、両ヘッダー５０、５１は同一形状であり、各マイクロチューブ５２・・の両端に両ヘッダー５０、５１をそれぞれ接続する。
【００３０】
上記マイクロチューブ５２は、例えば、アルミニウムなどの金属にて構成され、断面略楕円形、若しくは、長円形を呈し、内部に一端から他端まで延在する微小径の断面長穴から成る冷媒通路５３・・が複数形成された多穴扁平管である。複数の冷媒通路５３・・は、マイクロチューブ５２の長手方向に延在して形成されると共に、これら冷媒通路５３・・は互いに平行に設けられている。実施例では、冷媒通路５３はマイクロチューブ５２内に四列設けられている。尚、マイクロチューブ５２内の冷媒通路５３の数は実施例に限られるものではない。
【００３１】
そして、両ヘッダー５０、５１には、長手方向に図示しない接続孔が複数並設されており、各接続孔は、マイクロチューブ５２の端部が挿入可能にそのマイクロチューブ５２の端部形状に略合致した楕円、若しくは、長円状に形成され、ヘッダー５０、５１の一面側（相対向する面側）に開口している。また、これらの接続孔は、一面側の開口からヘッダー部５０、５１の他面側に行くに従って内寸が縮小せられている。実施例では接続孔は一列所定間隔を存して複数形成されている。
【００３２】
そして、液冷却器１５のヘッダー５０の一端には、前記ガスクーラ１４からの冷媒配管２６が接続され、当該冷媒配管２６はヘッダー５０内と連通している。他側のヘッダー５１には、膨張弁１７に向かう冷媒配管２７が接続され、冷媒配管２７はヘッダー５１内部と連通している。
【００３３】
一方、ヘッダー５０、５１間に渡るマイクロチューブ５２は、接続孔に対応して縦方向に所定間隔を存して配置され、各マイクロチューブ５２・・の両端がヘッダー５０、５１の接続孔内にそれぞれ挿入接続されている。また、各マイクロチューブ５２間には熱交換フィン５５が取り付けられている。この熱交換フィン５５は、平板状の金属板を一側に屈曲することにより形成されたものであり、一側から他側にかけて蛇行する形状を呈している。そして、当該熱交換フィン５５の両側をそれぞれ隣接するマイクロチューブ５２、５２に当接するよう配置してマイクロチューブ５２との接触面をロウ材等で接合することにより構成されている。
【００３４】
また、当該熱交換フィン５５の一端側のマイクロチューブ５２から他端に向かい、屈曲して一端側に戻る間隔（以下、ピッチと称す）は、全て略同一であると共に、後述する蒸発器１８の熱交換フィン４５よりピッチが大となるよう形成されている。これは、当該液冷却器１５において、蒸発器１８ほど周囲の空気と熱交換させる必要がないからである。
【００３５】
更に、蒸発器１８の熱交換フィン４５よりピッチが大となるよう形成することで、当該液冷却器１５における空気の通路抵抗を抑えることができる。これにより、空気の流れに対して下流側に設けられた蒸発器１８に空気が通風され易くなる。また、当該熱交換フィン５５にはルーバー等の排水用の切り起こしを設ける必要が無いので、後述する蒸発器１８の熱交換フィン４５の表面よりも平滑とすることができる。従って、上述したピッチの効果に加えて、空気の通路抵抗をより一層抑えることができる。
【００３６】
そして、ガスクーラ１４から冷媒配管２６に吐出された冷媒は一側のヘッダー５０内に入り、そこで各マイクロチューブ５２・・の冷媒通路５３・・・に分流する。そして、他側のヘッダー５１にて合流し、ヘッダー５１に接続された冷媒配管２７に流出することとなる。また、液冷却器１５は熱交換し易いように、各マイクロチューブ５２・・同士が平行に、且つ、空気の流れ方向に対して直交するよう配置されている。即ち、マイクロチューブ５２、５２間に配置された蛇行状の各熱交換フィン５５が略均一に空気を受けることが可能となる。
【００３７】
他方、蒸発器１８は、上記液冷却器１５と同様にマイクロチューブ式の熱交換器である。即ち、蒸発器１８は、相対向して平行に配置された上下一対のヘッダー４０、４１と、両ヘッダー４０、４１間に渡って複数取り付けられたマイクロチューブ４２・・・と、各マイクロチューブ４２間に取り付けられた熱交換フィン４５から構成されている。この場合、両ヘッダー４０、４１は同一形状であり、各マイクロチューブ４２・・の両端に両ヘッダー４０、４１をそれぞれ接続する。
【００３８】
上記マイクロチューブ４２は、例えば、アルミニウムなどの金属にて構成され、断面略楕円形、若しくは、長円形を呈し、内部に一端から他端まで延在する微小径の断面長穴から成る冷媒通路４３・・が複数形成された多穴扁平管である。複数の冷媒通路４３・・は、マイクロチューブ４２の長手方向に延在して形成されると共に、これら冷媒通路４３・・は互いに平行に設けられている。実施例では、冷媒通路４３はマイクロチューブ４２内に十列設けられており、前述した液冷却器１５のマイクロチューブ５２内に設けられた冷媒通路５３より多く設けられている。尚、マイクロチューブ４２内の冷媒通路４３の数は実施例に限られるものではない。
【００３９】
そして、両ヘッダー４０、４１には、長手方向に図示しない接続孔が複数並設されており、各接続孔は、マイクロチューブ４２の端部が挿入可能にそのマイクロチューブ４２の端部形状に略合致した楕円、若しくは、長円状に形成され、ヘッダー４０、４１の一面側（相対向する面側）に開口している。また、これらの接続孔は、一面側の開口からヘッダー部４０、４１の他面側に行くに従って内寸が縮小せられている。実施例では接続孔は一列所定間隔を存して複数形成されている。
【００４０】
そして、一側のヘッダー４０の一端には、前記圧縮機１０の冷媒導入管２０が接続され、当該冷媒導入管２０はヘッダー４０内と連通している。他側のヘッダー４１には、膨張弁からの冷媒配管２７が接続され、冷媒配管２７はヘッダー４１内部と連通している。
【００４１】
一方、ヘッダー４０、４１間に渡るマイクロチューブ４２は、接続孔に対応して縦方向に所定間隔を存して配置され、各マイクロチューブ４２・・の両端がヘッダー４０、４１の接続孔内にそれぞれ挿入接続されている。また、各マイクロチューブ４２間には熱交換フィン４５が取り付けられている。この熱交換フィン４５は、平板状の金属板を一側に屈曲することにより形成されたものであり、一側から他側にかけて蛇行する形状を呈している。更に、その表面には切り起し（ルーバー）が施されている。そして、当該熱交換フィン４５の両側をそれぞれ隣接するマイクロチューブ４２、４２に当接するよう配置してマイクロチューブ４２との接触面をロウ材等で接合することにより構成されている。
【００４２】
また、この熱交換フィン４５のピッチは全て略同一となるよう構成されると共に、当該蒸発器１８においての空気と十分に熱交換できるよう熱交換フィン４５よりピッチが小となるよう形成されている。これにより、蒸発器１８のマイクロチューブ５２の冷媒通路５３内を流れる冷媒と当該蒸発器１８に通風される空気とが熱交換し易くなる。従って、前述した液冷却器１５の熱交換フィン５５のピッチを、蒸発器１８の熱交換フィン４５のピッチより大きくして、空気の通路抵抗を抑えた効果に加えて、蒸発器１８における熱交換性能の維持、或いは、改善を図ることができる。更に、熱交換フィン４５の表面には、当該表面に付着する霜や露などを排水するための切り起し（ルーバー等）が設けられており、蒸発器１８の表面の結露や除霜による水を排出し易いように構成されている。
【００４３】
そして、膨張弁１７から冷媒配管２７に吐出された冷媒は他側のヘッダー４１内に入り、そこで各マイクロチューブ４２・・の冷媒通路４３・・・に分流する。そして、一側のヘッダー４０にて合流し、ヘッダー４０に接続された冷媒導入管２０に流出することとなる。また、蒸発器１８は前記液冷却器１５と同様に熱交換し易いように、各マイクロチューブ４２・・同士が平行に、且つ、空気からの流れ方向に対して、直交するよう配置されている。即ち、マイクロチューブ４２、４２間に配置された蛇行状の各熱交換フィン４５が略均一に空気を受けることが可能となる。
【００４４】
ところで、以上詳述した液冷却器１５は、蒸発器１８に通風される空気の流れに対して、当該蒸発器１８よりも上流側に配置されている。更に、蒸発器１８のマイクロチューブ４２と液冷却器１５のマイクロチューブ５２とは平行に配置されている。実施例では、図２乃至図４に示すように液冷却器１５のマイクロチューブ５２と蒸発器１８のマイクロチューブ４２とが当接するよう平行に配置されている。
【００４５】
以上の構成で、次に冷凍サイクル装置の動作を図５及び図６のｐ−ｈ線図（モリエル線図）を用いて説明する。図５は夏季における実施例の冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図であり、図６は冬季における実施例の冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。圧縮機１０の図示しない駆動要素に通電され、それによって第１及び第２の圧縮要素１２、１３が駆動されると、冷媒導入管２０から第１の圧縮要素１２に蒸発器１８からの低温低圧の冷媒が吸い込まれる（図５及び図６の１の状態）。第１の圧縮要素１２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて中間圧の冷媒ガスとなり、冷媒導入管２２に吐出される（図５及び図６の２の状態）。
【００４６】
そして、冷媒導入管２２に吐出された中間圧の冷媒は、そこから第２の圧縮要素１３に吸い込まれ（図５及び図６の３の状態）、そこで圧縮されて高温高圧となり、冷媒吐出管２４から吐出される。このとき、冷媒吐出管２４から吐出される高温高圧の冷媒は、図５及び図６の４に示すように超臨界状態となる。
【００４７】
冷媒吐出管２４に吐出された冷媒はガスクーラ１４に流入し（図５及び図６の５の状態）、そこで、水と熱交換して放熱し、ガスクーラ１４から出る。このとき、冷媒は図５及び図６の６に示すように超臨界のままである。そして、ガスクーラ１４から出た冷媒は冷媒配管２６を経てヘッダー５０から液冷却器１５内に入る。
【００４８】
その後、ヘッダー５０内の冷媒は、そこから各マイクロチューブ５２・・・内の冷媒通路５３・・・に分流し、各マクロチューブ５２内を他端のヘッダー５１に向かって流れる。このとき、液冷却器１５において、冷媒は対向して流れる蒸発器１８のマイクロチューブ４２内の冷媒と熱交換フィン５５を流れる空気により熱を奪われて冷却され、図５及び図６の６の状態から７の状態となる。
【００４９】
このように、当該液冷却器１５のマイクロチューブ５２は、蒸発器１８のマイクロチューブ４２を流れる冷媒と対向流となるので（図２及び図４の矢印が冷媒の流れに相当する）、液冷却器１５を流れる冷媒を高効率で冷却することができる。
【００５０】
マイクロチューブ５２内の冷媒通路５３を流れる過程で放熱した冷媒は他端のヘッダー５１にて合流した後、過冷却器１５を出る。過冷却器１５を出た冷媒は冷媒配管２７を経て膨張弁１７に入り、そこで減圧される。このとき、冷媒は図５及び図６の７の状態から８の状態まで減圧されて気液二相状態となる。そして、この状態で蒸発器１８に流入し、そこで通風される空気から熱を奪って、蒸発する。蒸発器１８を出た冷媒は前述したように冷媒導入管２０から圧縮機１０に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００５１】
ところで、従来より蒸発器では、運転により表面に霜や露が発生することが知られている。蒸発器の表面の着霜は熱交換性能を低下させるため、除霜運転を行って付着した霜を取り除く必要がある。このような露や霜（上記除霜運転により霜が溶けて水となる）から生じる水を排出しなければならないが、実施例のように蒸発器としてマイクロチューブ式の熱交換器を用いた場合、係る水の排水が困難であった。
【００５２】
そこで、本発明の如くガスクーラ１４と膨張弁１７の間に液冷却器１５を設けて、この液冷却器１５を蒸発器１８に通風される空気の流れに対して、上流側に配置することで、液冷却器１５によって蒸発器１８に流入する空気を加熱することができるようになる。これにより、蒸発器１８において空気が凝結し難くなるので、露や霜の発生を低減することができる。また、蒸発器１８に通風される空気が加熱されることで、蒸発器１８における冷媒の蒸発温度も上昇させることができるので、効率の改善を図ることができるようになる。
【００５３】
特に、冷媒が相互に対向して流れるよう蒸発器１８のマイクロチューブ４２と液冷却器１５のマイクロチューブ５２を平行に配置することで、空気による蒸発器１８の加熱に加えて、液冷却器１５を流れる冷媒により、蒸発器１８を略直接的に加熱することが可能となる。これにより、蒸発器１８を効率的に加熱して露や霜の発生をより一層抑制することができる。
【００５４】
更に、実施例の如く液冷却器１５を流れる冷媒と蒸発器１８を流れる冷媒とを熱交換可能に構成することで、ガスクーラ１４にて放熱した冷媒を当該液冷却器１５にて更に冷却することができる。即ち、液冷却器１５が無い従来の構成では、ガスクーラ１４から出た冷媒は図５及び図６に６で示す状態から図１に破線で示すようにそのまま膨張弁１７に流入するので、冷媒は図５及び図６に示す６の状態からそのまま圧力のみが低下し、図５及び図６の８’の状態となって、蒸発器１８に流れることとなる。これに対して、本発明では、液冷却器１５により冷媒を過冷却して図５及び図６の７の状態とすることができる。これにより、蒸発器１８に通風される空気温度の上昇効果に加えて、蒸発器１８における熱交換能力が上昇し、成績係数の向上を図ることができる。
【００５５】
特に、ガスクーラ１４と膨張弁１７の間に液冷却器１５を設けることで、膨張弁１７にて減圧される前の超臨界状態の冷媒と蒸発器１８の冷媒とを熱交換させることができる。即ち、ガスクーラ１４と膨張弁１７の間に液冷却器１５を設けることで、蒸発器１８に流入する空気を効果的に加熱することができ、且つ、減圧前の冷媒温度を下げることができるため、冷媒を効果的に冷却することができる。これにより、蒸発器１８の容量を縮小しても十分に機能を発揮することが可能となるので、蒸発器１８の小型化を図ることができる。
【００５６】
更に、図６に示すように外気温度が低く蒸発器１８において外気からの熱を得難い冬季には液冷却器１５を設ける効果をより一層発揮させることができる。
【００５７】
尚、実施例では液冷却器１５及び蒸発器１８とも複数のマイクロチューブ４２、５２を一列に配し、蒸発器１８のマイクロチューブ４２と液冷却器１５のマイクロチューブ５２を平行に配置するものとしたが、それに限らず、蒸発器１８を複数列設けて、通風される空気の流れに対して最も上流側の一列のマイクロチューブ４２の上流側に液冷却器１５のマイクロチューブ５２を平行に配置しても差し支えない。この場合、最も上流側に位置する蒸発器１８のマイクロチューブ４２を液冷却器１５のマイクロチューブ５２にて加熱することで、蒸発器１８の空気上流部で露や霜の発生を低減することができるようになり、露や霜による不都合を効果的に低減することができるようになる。
【００５８】
また、本発明の請求項１の発明では、蒸発器１８及び液冷却器１５は、マイクロチューブ式の熱交換器に限らず、他の熱交換器、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器やロールドオンチューブ式の熱交換器などを用いても良い。この場合もガスクーラ１４と膨張弁１７の間に構成された液冷却器１５を蒸発器１８に通風される空気の流れに対して、蒸発器１８よりも上流側に配置することで、液冷却器１５によって蒸発器１８に流入する空気を加熱し、蒸発器１８の結露や着霜の発生を低減することができる。
【００５９】
更に、実施例ではガスクーラ１５における冷媒の放熱により湯を生成する給湯器に本発明の冷凍サイクル装置を適用したが、それに限らず、種々の冷凍サイクル装置に適用可能である。特に、ガスクーラにおける冷媒の放熱を利用する装置、例えば、商品を温蔵する温蔵庫や暖房装置等に本発明の冷凍サイクルを適用することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の冷凍サイクル装置の蒸発器と補助熱交換器の要部斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面の一部平面図である。
【図４】図２の正面から見た蒸発器と補助熱交換器の要部模式図である。
【図５】本発明の一実施例の冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図（夏季）である。
【図６】本発明の一実施例の冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図（冬季）である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    圧縮機
１２    第１の圧縮要素
１３    第２の圧縮要素
１４    ガスクーラ（放熱器）
１５    液冷却器（補助熱交換器）
１７    膨張弁（減圧装置）
１８    蒸発器
２０、２２  冷媒導入管
２４    冷媒吐出管
２６、２７  冷媒配管
３０、３２  配管
４０、４１、５０、５１  ヘッダー
４２、５２  マクロチューブ
４３、５３  冷媒通路
４５、５５  熱交換フィン
【図１】
2008076013.tif 000003
【図２】
2008076013.tif 000004
【図５】
2008076013.tif 000005
【図６】
2008076013.tif 000006
【図３】
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【図４】
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