(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置への冷媒充填量を適切に低減させる。【解決手段】冷凍サイクル装置に冷媒を充填する際に、高負荷運転条件において、平均吹出空気温度Ｔａが、サイクル内に充填される充填量の増加に伴って低下する充填量領域から、サイクル内に充填される充填量を増加させても維持される充填量領域へ移行するときの充填量を基準冷媒充填量Ｖ１とし、さらに、基準冷媒充填量Ｖ１に充填時の外部漏れ量および誤差量に相当する追加冷媒量Ｖｅを加えた量を総冷媒充填量Ｖｔとして充填する。これにより、高負荷運転条件において、蒸発器出口側冷媒の過熱度Ｓｈが０℃となる冷媒充填量を１００としたとき、総冷媒充填量Ｖｔが９０≦Ｖｔ＜１２０となるようにする。【選択図】図２
2008082652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）と、
前記圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、
前記放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）と、
前記減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）とを備える冷凍サイクル装置であって、
高負荷運転条件において、前記蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が０℃となる冷媒充填量を１００としたとき、
サイクル内に充填される総冷媒充填量（Ｖｔ）が、
９０≦Ｖｔ＜１２０
になっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記総冷媒充填量（Ｖｔ）が、
１００≦Ｖｔ≦１１０
になっ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】
前記冷媒の臨界温度は、冷凍サイクル装置の設置環境に想定される最高温度よりも低い値であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）、前記圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）、前記放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）、および、前記減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）が閉回路を構成するように組み付ける工程と、
予め定めた基準冷媒充填量（Ｖ１）に、予め定めた追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた量を前記閉回路内に充填する工程とを有する冷凍サイクル装置の製造方法であって、
前記基準冷媒充填量（Ｖ１）は、高負荷運転条件において、前記蒸発器（６）にて冷却されて冷却対象空間に吹き出される空気の平均吹出空気温度（Ｔａ）が、前記閉回路内に充填される充填量の増加に伴って低下する充填量領域から、前記平均吹出空気温度（Ｔａ）が、前記閉回路内に充填される充填量を増加させても維持される充填量領域へ移行するときの充填量になるように決定されていることを特徴とする冷凍サイクル装置の製造方法。
【請求項６】
前記追加冷媒量（Ｖｅ）は、冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と充填時に見込まれる誤差量とを加えた量であることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置の製造方法。
【請求項７】
冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）、前記圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）、前記放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）、および、前記減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）が閉回路を構成するように組み付ける工程と、
予め定めた基準冷媒充填量（Ｖ１）に、予め定めた追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた量を前記閉回路内に充填する工程とを有する冷凍サイクル装置の製造方法であって、
前記基準冷媒充填量（Ｖ１）は、高負荷運転条件における前記蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が３℃≦Ｓｈ≦２０℃となるように決定されていることを特徴とする冷凍サイクル装置の製造方法。
【請求項８】
前記基準冷媒充填量（Ｖ１）は、前記蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が５℃≦Ｓｈ≦１０℃になるような充填量であることを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクル内に冷媒が充填される冷凍サイクル装置、および、この冷凍サイクル装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、サイクル内に冷媒が充填される冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル装置の高圧側の内部容積をサイクルの全内部容積の７０％未満とし、さらに、サイクル内に充填される冷媒充填量をサイクルの全内部容積に対して、１リットルあたり０．２５ｋｇ以下となるようにして、圧縮機起動時の高圧側圧力の急激な上昇を回避している。
【特許文献１】再公表特許２００２−０６６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的に、冷凍サイクル装置では、冷媒充填量の増加に伴って冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力が上昇してしまう。この均圧圧力の上昇を防止するためには、冷媒充填量を低下させる手段が考えられるが、冷媒充填量を低下させると、例えば、開放型圧縮機が採用された冷凍サイクル装置ではサイクル内からの微小ながらも冷媒漏れが発生してしまうため、冷凍サイクル装置の製品寿命が低下してしまう。
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、単に、冷媒充填流量をサイクルの全内部容積に対して、１リットルあたり０．２５ｋｇ以下となるように規定しているだけであって、所定の求められる期間に渡って冷凍サイクル装置が機能できるように、適切に冷媒充填流量を低下させることについて何ら開示されていない。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、冷凍サイクル装置への冷媒充填量を適切に低減させることを第１の目的とする。
【０００６】
また、本発明は、冷媒充填量が適切に低減された冷凍サイクル装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）と、圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）と、減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）とを備える冷凍サイクル装置であって、高負荷運転条件において、蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が０℃となる冷媒充填量を１００としたとき、サイクル内に充填される総冷媒充填量（Ｖｔ）が、９０≦Ｖｔ＜１２０になっていること冷凍サイクル装置を第１の特徴とする。
【０００８】
これによれば、高負荷運転条件において、蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が０℃となる冷媒充填量を１００としたとき、サイクル内に充填される総冷媒充填量（Ｖｔ）が、９０≦Ｖｔ＜１２０になっているので、後述する一般的な冷凍サイクル装置に対して不必要に総冷媒充填量（Ｖｔ）を増加させることなく、所定の求められる期間に渡って冷凍サイクル装置の機能が維持できる。
【０００９】
さらに、総冷媒充填量（Ｖｔ）を不必要に増加させることがないので、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力の上昇を抑制することもできる。なお、本発明における高負荷運転条件とは、冷凍サイクル装置の冷房負荷が高くなり冷凍サイクル装置内の冷媒量が最も多く必要とされる運転条件のみを意味するものではなく、通常運転時に対して、冷媒量が多く必要な運転条件を含む意味である。
【００１０】
また、上記第１の特徴の冷凍サイクル装置において、さらに、総冷媒充填量（Ｖｔ）が、１００≦Ｖｔ≦１１０になっていることが好ましい。
【００１１】
また、上述の第１の特徴の冷凍サイクル装置において、冷媒の臨界温度は、冷凍サイクル装置の設置環境に想定される最高温度よりも低い値であってもよい。
【００１２】
ところで、冷凍サイクル装置の設置環境に想定される最高温度において、冷媒が超臨界状態になっていると、液冷媒が存在しない。このため、冷凍サイクル装置に上記の最高温度よりも低い臨界温度の冷媒が充填されている場合は、上記の最高温度よりも高い臨界温度の冷媒が充填されている場合に対して、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力が上昇しやすい。
【００１３】
これに対して、上述の第１の特徴の冷凍サイクル装置では、不必要に総冷媒充填量（Ｖｔ）を増加させることがないので、上記の最高温度より低い臨界温度の冷媒が充填されていても、効果的に、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力の上昇を抑制できる。さらに、冷媒としては、具体的に、二酸化炭素を採用してもよい。
【００１４】
また、本発明では、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）、圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）、放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）、および、減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）が閉回路を構成するように組み付ける工程と、予め定めた基準冷媒充填量（Ｖ１）に、予め定めた追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた量を閉回路内に充填する工程とを有する冷凍サイクル装置の製造方法であって、基準冷媒充填量（Ｖ１）は、高負荷運転条件において、蒸発器（６）にて冷却されて冷却対象空間に吹き出される空気の平均吹出空気温度（Ｔａ）が、閉回路内に充填される充填量の増加に伴って低下する充填量領域から、平均吹出空気温度（Ｔａ）が、閉回路内に充填される充填量を増加させても維持される充填量領域へ移行するときの充填量になるように決定されている冷凍サイクル装置の製造方法を第２の特徴とする。
【００１５】
ところで、従来、一般的な冷凍サイクル装置の製造方法では、高負荷運転条件において、蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が０℃となる充填量を、後述する図２に示すように基準冷媒充填量（Ｖ２）として、この基準冷媒充填量（Ｖ２）に予め定めた追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた量を閉回路内に充填する工程を有している。
【００１６】
より具体的には、この基準冷媒充填量（Ｖ２）を１００としたとき、追加冷媒量（Ｖｅ）は、２０≦Ｖｅ≦４０程度が適切な値となることが判っている。この追加冷媒量（Ｖｅ）の範囲は、冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と充填時に見込まれる誤差量とを加えた量に相当する。従って、一般的な冷凍サイクル装置の総冷媒充填量（Ｖｔ）は、
１２０≦Ｖｔ≦１４０程度になる。
【００１７】
これに対して、上記第２の特徴の冷凍サイクル装置の製造方法では、高負荷運転条件において、平均吹出空気温度（Ｔａ）が、閉回路内に充填された冷媒充填量の増加に伴って低下する充填量領域（変動域）から、平均吹出空気温度（Ｔａ）が、冷媒充填量を増加させても維持される充填量領域（安定域）へ移行するときの冷媒充填量を基準冷媒充填量（Ｖ１）としている。
【００１８】
なお、平均吹出空気温度（Ｔａ）とは、蒸発器（６）にて冷却されて冷却対象空間に吹き出す空気の平均的な吹出空気温度を意味する。
【００１９】
つまり、蒸発器（６）出口側冷媒が過熱度（Ｓｈ）を有する場合、蒸発器（６）冷媒流入側で冷却された吹出空気温度は冷媒蒸発温度の近傍値となり、蒸発器（６）冷媒流出側で冷却された吹出空気温度は冷媒蒸発温度＋過熱度（Ｓｈ）の近傍値となるため、吹出空気温度には温度分布が生じる。この温度分布を平均化した値が平均吹出空気温度（Ｔａ）である。
【００２０】
ここで、本発明者の調査検討によれば、この平均吹出空気温度（Ｔａ）と閉回路内に充填された冷媒充填量と間には図２に示すような関係があることが判った。図２は、調査結果を示すグラフであり、横軸は閉回路内に充填された冷媒充填量を示している。図２の上段では、縦軸は蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）を示している。
【００２１】
また、図２の下段では、縦軸は蒸発器（６）の吹出空気温度を示し、蒸発器（６）冷媒流入側で冷却された吹出空気温度（Ｔｉ）、蒸発器（６）冷媒流出側で冷却された吹出空気温度（Ｔｏ）、および、平均吹出空気温度（Ｔａ）をプロットしている。
【００２２】
図２によれば、過熱度（Ｓｈ）が高い冷媒充填量領域では、冷媒充填量の増加に伴って、過熱度（Ｓｈ）が低下し、平均吹出空気温度（Ｔａ）も低下する傾向を示すが、さらに冷媒充填量を増加させて過熱度（Ｓｈ）が０℃に到達する前に、平均吹出空気温度（Ｔａ）が低下しなくなる。
【００２３】
その理由は、蒸発器（６）で蒸発した冷媒のうち過熱度（Ｓｈ）を有する冷媒は、蒸発器（６）出口側近傍のごく僅かな範囲のみに存在するため、平均吹出空気温度（Ｔａ）の上昇に大きな影響を与えにくいからである。そのため、図２に示すように、平均吹出空気温度（Ｔａ）は、蒸発器（６）冷媒流出側で冷却された吹出空気温度（Ｔｏ）よりも、蒸発器（６）冷媒流入側で冷却された吹出空気温度（Ｔｉ）に近い値となる。
【００２４】
従って、冷媒充填量の増加に伴って平均吹出空気温度（Ｔａ）が低下する充填量領域から、平均吹出空気温度（Ｔａ）が低下しなくなる充填量領域へ移行するときの充填量を基準冷媒充填量（Ｖ１）としても、蒸発器（６）出口冷媒の過熱度（Ｓｈ）が０℃となる充填量を基準冷媒充填量（Ｖ２）とした場合に対して、冷却対象空間に吹き出す空気の平均吹出空気温度（Ｔａ）が上昇しないことが判明した。
【００２５】
このため、上記第２の特徴の冷凍サイクル装置の製造方法のように基準冷媒充填量（Ｖ１）を決定すれば、一般的な冷凍サイクル装置の製造方法に対して、高負荷運転条件における平均吹出空気温度（Ｔａ）の上昇を招くことなく基準冷媒充填量（Ｖ１）を少なくできる。
【００２６】
より具体的には、本発明者の検討によれば、前述の一般的な冷凍サイクル装置の基準冷媒充填量（Ｖ２）を１００としたとき、本発明の基準冷媒充填量（Ｖ１）は７０〜９０程度の値となる。さらに、基準冷媒充填量（Ｖ１）に追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた総冷媒充填量（Ｖｔ）は、９０≦Ｖｔ＜１２０程度にできる。
【００２７】
従って、上記第２の特徴の冷凍サイクル装置の製造方法によって、冷媒充填量が適切に低減された冷凍サイクル装置を製造できる。
【００２８】
なお、本請求項における平均吹出空気温度（Ｔａ）が閉回路内に充填される充填量の増加に伴って低下する充填量領域から、平均吹出空気温度（Ｔａ）が閉回路内に充填される充填量を増加させても維持される充填量領域へ移行するときの充填量とは、図２における平均吹出空気温度（Ｔａ）の変化を示す実線の変曲点Ａにおける充填量のみを意味するものではない。
【００２９】
一般的な冷凍サイクル装置の製造方法に対して、高負荷運転条件における平均吹出空気温度（Ｔａ）の上昇を招くことなく基準冷媒充填量（Ｖ１）を少なくできる上記の変曲点Ａ近傍における充填量も含む意味である。
【００３０】
また、上記第２の特徴の冷凍サイクル装置の製造方法において、追加冷媒量（Ｖｅ）は、冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と充填時に見込まれる誤差量とを加えた量であってもよい。
【００３１】
これによれば、追加冷媒量（Ｖｅ）を冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と充填時に見込まれる誤差量とを加えた量としているので、より一層、確実に所定の求められる期間に渡って機能を維持できるように冷媒充填量が適切に低減された冷凍サイクル装置を製造できる。
【００３２】
また、本発明では、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）、圧縮機（２）吐出冷媒を冷却する放熱器（３）、放熱器（３）出口側冷媒を減圧する減圧手段（５）、および、減圧手段（５）により減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（６）が閉回路を構成するように組み付ける工程と、予め定めた基準冷媒充填量（Ｖ１）に、予め定めた追加冷媒量（Ｖｅ）を加えた量を閉回路内に充填する工程とを有する冷凍サイクル装置の製造方法であって、基準冷媒充填量（Ｖ１）は、高負荷運転条件における蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が３℃≦Ｓｈ≦２０℃となるように決定されている冷凍サイクル装置の製造方法を第３の特徴とする。
【００３３】
ところで、基準冷媒充填量（Ｖ１）は高負荷運転状態における蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）を基準として定義することもできる。
【００３４】
ここで、本発明者の調査検討によれば、基準冷媒充填量（Ｖ１）は蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が３℃≦Ｓｈ≦２０℃の範囲とすることで、第２の特徴の冷凍サイクル装置の製造方法と同様の効果を得ることができることが判明している。さらに、好ましくは、基準冷媒充填量（Ｖ１）は、蒸発器（６）出口側冷媒の過熱度（Ｓｈ）が５℃≦Ｓｈ≦１０℃になるような充填量とすればよい。
【００３５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（第１実施形態）
図１〜３により、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用しており、図１は車両用空調装置の全体構成図を示す。また、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、冷媒として二酸化炭素を採用し、圧縮機２吐出圧力が冷媒の臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクル装置を構成している。
【００３７】
まず、冷凍サイクル装置１において、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機２は、図示しない電磁クラッチ、ベルト等を介して車両走行用エンジンにより回転駆動力が伝達される。また、本実施形態では、圧縮機２として空調制御装置から出力される制御信号により吐出容量を変化させて冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機を採用している。
【００３８】
もちろん、圧縮機２として、電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用してもよい。また、電動モータによって回転駆動する電動圧縮機を採用し、インバータの周波数制御等によって電動モータの回転数制御を行って冷媒吐出能力を調整してもよい。
【００３９】
圧縮機２の冷媒吐出側には、放熱器３が接続されている。放熱器３は、圧縮機２から吐出された超臨界状態の高温高圧冷媒と図示しない電動式の送風ファンによって送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて高圧冷媒を冷却して放熱させる熱交換器である。
【００４０】
また、圧縮機２の冷媒吐出側と放熱器３の冷媒吸入側とを接続する冷媒配管には、冷媒をサイクル内に充填する際に、後述する冷媒充填装置１０とのジョイント部（接続部）を構成する高圧側サービスバルブ２ａが配置されている。
【００４１】
放熱器３の出口側には、内部熱交換器４の高圧側通路４ａが接続されている。内部熱交換器４は、高圧側通路４ａを通過する放熱器３流出冷媒と低圧側通路４ｂを通過する圧縮機２吸入冷媒と熱交換させて、放熱器３流出冷媒を放熱させるものである。これにより、後述する蒸発器６における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差を増大させて、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００４２】
内部熱交換器４の高圧側通路４ａ出口側には、サイクルの高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁としての役割を果たすとともに、減圧手段としての役割を果たす膨張弁５が設けられている。この膨張弁５は、高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように絞り開度が機械的機構にて調整されるようになっている。
【００４３】
具体的には、膨張弁５は、放熱器３出口側と内部熱交換器４の高圧側通路４ａ入口側との間に設けられた感温部５ａを有し、この感温部５ａの内部に放熱器３出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部５ａの内圧と内部熱交換器４の高圧側通路４ａの出口側冷媒圧力とのバランスで膨張弁５の絞り開度を調整するようになっている。
【００４４】
これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器３の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整する。このような高圧制御機能を持つ膨張弁５は特開２０００−８１１５７号公報等にて公知である。
【００４５】
膨張弁５の出口側には、蒸発器６が接続されている。この蒸発器６は車両用空調装置の室内空調ユニットの空気通路を形成するケース内に配置され、このケース内に送風される送風空気を冷却する冷却手段を構成する。
【００４６】
なお、室内空調ユニットは、車室内前部の計器板（インストルメントパネル）の内側空間に配置されており、蒸発器６の空気流れ上流側には電動式の送風ファン（図示せず）が配置され、内外気切替箱（図示せず）を通して導入される内気または外気がケース内に送風されるようになっている。
【００４７】
また、室内空調ユニットのケース内のうち蒸発器６の空気流れ下流側には、空気を加熱する加熱手段をなすヒータコア（図示せず）等が配置され、このヒータコアの加熱度合により温度調整された空調風がケースの空気流れ下流側端部の吹出口（図示せず）から車室内へ吹き出すようになっている。
【００４８】
蒸発器６の出口側にはアキュムレータ７が接続されている。このアキュムレータ７は、蒸発器６から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。このアキュムレータ７には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、気相冷媒出口は前述の内部熱交換器４の低圧側通路４ｂ入口側に接続されている。
【００４９】
内部熱交換器４の低圧側通路４ｂ出口側は、圧縮機２の冷媒吸入側に接続されており、さらに、低圧側通路４ｂ出口側と圧縮機２の冷媒吸入側との間を接続する冷媒配管には、冷媒をサイクル内に充填する際に、冷媒充填器具とのジョイント部を構成する低圧側サービスバルブ２ｂが配置されている。
【００５０】
次に、本実施形態における電気制御部の概要を説明する。本実施形態の車両用空調装置を構成する電気式の各種アクチューエータ（例えば、圧縮機２の吐出容量変更機構等）は、図示しない空調制御装置によって制御される。
【００５１】
次に、上述構成において本実施形態の作動を説明する。まず、車両走行用エンジンが作動した状態で、操作パネルから空調制御装置に作動スイッチの作動信号が入力されると、電磁クラッチが接続されて、圧縮機２に車両走行用エンジンから回転駆動力が伝達される。さらに、空調制御装置から圧縮機の吐出容量変更機構に予め記憶された制御プログラムに基づいて制御信号が出力される。
【００５２】
この制御信号によって、圧縮機２の吐出容量が決定され、圧縮機２により冷媒が圧縮されて吐出される。圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒は、臨界圧力よりも圧力が高い超臨界状態になって放熱器３内に流入する。
【００５３】
この高温高圧の超臨界状態の冷媒は、放熱器３において、外気と熱交換して放熱し、エンタルピを減少する。なお、本実施形態では、冷媒（二酸化炭素）は、臨界圧力以上に圧縮されているので、放熱器３において外気に放熱しても凝縮することはない。
【００５４】
そして、放熱器３流出冷媒は、内部熱交換器４の高圧側通路４ａを通過する際に低圧側通路４ｂの圧縮機２吸入冷媒と熱交換して放熱し、さらに、エンタルピを減少する。そして、内部熱交換器４の高圧側通路４ａ流出冷媒は膨張弁５へ流入して減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。
【００５５】
この低温低圧の気液二相状態の冷媒は蒸発器６に流入し、ここで、室内空調ユニットのケース内に送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、ケース内に送風された送風空気を蒸発器６で冷却することができ、冷風を車室内へ吹き出すことができる。
【００５６】
蒸発器６を通過した低圧冷媒は次にアキュムレータ７内に流入し、この低圧冷媒の液冷媒とガス冷媒とが分離され、液冷媒はアキュムレータ７内の底部側に貯留される。これに対し、ガス冷媒はアキュムレータ７内の上部側に集まって、気相冷媒出口から流出して内部熱交換機４の低圧側通路４ｂを通過して、再び、圧縮機２に吸入されて圧縮される。
【００５７】
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１の製造方法について説明する。まず、本実施形態の冷凍サイクル装置１は車両用空調装置に適用されているので、冷凍サイクル装置１を車両に搭載するとともに、各構成機器２〜７が閉回路を構成するように組み付ける組付工程について説明する。
【００５８】
組付工程では、圧縮機２、放熱器３、内部熱交換器４、膨張弁５およびアキュムレータ７がエンジンルーム内の所定の位置にボルト締め等の手段で取り付ける。
【００５９】
また、本実施形態では、内部熱交換器４もエンジンルーム内に配置しているので、膨張弁５も同様にエンジンルーム内に配置される。もちろん、蒸発器６と膨張弁５の本体部分を一体に構成する場合は、膨張弁５の感温部５ａだけをエンジンルーム内に配置すればよい。
【００６０】
蒸発器６は、前述の如く、車室内前部の計器板の内側空間に配置された室内空調ユニットのケース内に配置されている。そして、上記のように車両に搭載された冷凍サイクル装置１の各構成機器２〜７を冷媒配管によって閉回路を構成するように接続する。
【００６１】
次に、閉回路を構成するように組み付けられた冷凍サイクル装置１へ、予め定めた基準冷媒充填量Ｖ１に予め定めた追加冷媒量Ｖｅを加えた量（総冷媒充填量Ｖｔ）の冷媒を充填する充填工程について説明する。
【００６２】
ここで、冷凍サイクル装置１へ冷媒を充填する冷媒充填装置１０について説明する。図３は、冷媒充填装置１０の全体構成図である。この冷媒充填装置１０は、チャージポンプ１１、シリンダ１２、切替バルブ１３〜１５および高圧チャージバルブ１６等を有して構成される。
【００６３】
チャージポンプ１１はシリンダ１２内部を加圧する圧縮機である。シリンダ１２はサイクル内に充填される冷媒（本実施形態では、二酸化炭素）が封入された容器であり、２つの開口部を有している。この開口部のうち一方はチャージポンプ１１の吐出口側に接続されており、他方は切替バルブ１４の一端側に接続されている。
【００６４】
切替バルブ１３〜１５および高圧チャージバルブ１６は、冷媒充填装置１０の冷媒配管を開閉する手動式開閉弁である。もちろん、電気式開閉弁などを採用してもよい。切替バルブ１４の他端側に接続される冷媒配管は三方に分岐しており、分岐した冷媒配管は切替バルブ１３、１５および高圧チャージバルブ１６の一端側にそれぞれ接続されている。
【００６５】
さらに、切替バルブ１３の他端側は真空ポンプ１７に接続され、高圧チャージバルブ１６の他端側は、冷凍サイクル装置１の高圧側サービスバルブ２ａへの接続部を構成するジョイント１８に接続され、さらに、切替バルブ１５の他端側は冷媒回収装置１９に接続されている。
【００６６】
充填工程では、まず、上記構成の冷媒充填装置１０の切替バルブ１３〜１５、高圧チャージバルブ１６は全閉状態にして、ジョイント１８を冷凍サイクル装置１の高圧側サービスバルブ２ａに接続する。次に、切替バルブ１３および高圧チャージバルブ１６を開き、真空ポンプ１７を作動させる。これにより、冷凍サイクル装置１内部の真空引きを行う。
【００６７】
この真空引きは、冷凍サイクル装置１内部の大気を除去するために行われる。冷凍サイクル装置１内部に大気が残っていると、大気中の水分が、例えば、膨張弁５の小さい冷媒通路断面積の絞り機構内で凍結するといった不具合の原因となるからである。
【００６８】
冷凍サイクル装置１内部の真空引きが完了した後、真空ポンプ１７の作動を停止し、切替バルブ１３を閉じ、切替バルブ１４を開き、さらに、チャージポンプ１１を作動させる。これにより、シリンダ１２内部が加圧され、シリンダ１２内の冷媒が切替バルブ１４および高圧チャージバルブ１６を介して、冷凍サイクル装置１内部に充填される。
【００６９】
このとき、外気温およびシリンダ１２の重量から冷媒充填量を計測して、冷凍サイクル装置１に予め定めた総冷媒充填量Ｖｔの冷媒を充填する。そして、冷凍サイクル装置１内部への冷媒充填が完了した後、チャージポンプ１１の作動を停止して、切替バルブ１４および高圧チャージバルブ１６を閉じて、ジョイント１８と高圧側サービスバルブ２ａとを切り離す。
【００７０】
これにより、冷凍サイクル装置１への冷媒充填が完了するが、その後、切替バルブ１５を開くとともに、冷媒回収装置１９を作動させて、冷媒充填装置１０の冷媒配管内に残留した冷媒を回収する。さらに、回収後に冷媒回収装置１９の作動を停止して、切替バルブ１５を閉じることで、充填工程が完了する。
【００７１】
次に、基準冷媒充填量Ｖ１について説明する。この実施形態では、図２に図示したように、高負荷運転条件において、平均吹出空気温度Ｔａが閉回路内に充填された冷媒充填量の増加に伴って低下する充填量領域（変動域）から、平均吹出空気温度Ｔａが閉回路内に充填される充填量を増加させても維持される充填量領域（安定域）へ移行するときの冷媒充填量を基準冷媒充填量Ｖ１としている。
【００７２】
なお、本実施形態の高負荷運転条件としては、例えば、夏場の車両走行用エンジンのアイドル条件において、室温を２０℃に保つような運転条件を採用している。また、高負荷運転条件として、通常運転時に対して、サイクル内の冷媒密度が高くなる運転条件などを採用できる。つまり、高負荷運転条件とは、蒸発器６における冷房負荷が高くなり、通常運転時に対して、冷媒量が多く必要な運転条件を採用できる。
【００７３】
従って、一般的な冷凍サイクル装置の製造方法のように、高負荷運転条件において、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈが０℃となる冷媒充填量を基準冷媒充填量Ｖ２とする場合に対して、高負荷運転条件における平均吹出空気温度Ｔａの上昇を招くことなく基準冷媒充填量Ｖ１を少なくできる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、追加冷媒量Ｖｅとして、冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と充填時に見込まれる誤差量とを加えた量を採用している。より具体的には、車両用空調装置の保証期間内に冷凍サイクル装置内から外部へ漏れる漏れ量と、充填時の充填装置の計量誤差や充填装置操作者の操作誤差によって見込まれる誤差量とを加えた量である。
【００７５】
従って、確実に、所定の求められる期間（車両用空調装置の保証期間）に渡って機能を維持できるように冷媒充填量が適切に低減された冷凍サイクル装置を製造できる。
【００７６】
なお、本発明者らの検討によれば、本実施形態の基準冷媒充填量Ｖ１および追加冷媒量Ｖｅは、高負荷運転条件において、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈが０℃となる冷媒充填量を１００としたときに、基準冷媒充填量Ｖ１は７０〜９０程度となることが判っており、さらに、追加充填量Ｖｅは２０≦Ｖｅ≦４０程度が適切であることが判っている。
【００７７】
従って、本実施形態の冷凍サイクル装置では、総冷媒充填量Ｖｔが、前述の基準に対して９０≦Ｖｔ＜１２０になるように充填している。例えば、ひとつの形態においては、総冷媒充填量Ｖｔを１００とすることができる。これにより、本実施形態では、不必要に総冷媒充填量Ｖｔを増加させることなく、所定の求められる期間に渡って冷凍サイクル装置の機能が維持できる。
【００７８】
さらに、不必要に総冷媒充填量Ｖｔを増加させることがないので、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力の上昇を抑制することもできる。また、上記の効果を確実に得るために、総冷媒充填量Ｖｔが、１００≦Ｖｔ≦１１０になるように充填してもよい。
【００７９】
ところで、車両用空調装置では、車両走行用エンジン停止直後に、エンジンルーム内の温度が６０℃〜１００℃程度まで急激に上昇することがある。その理由は、車両走行用エンジン停止直後でエンジン冷却機器（ラジエータファン、エンジン冷却水ポンプ等）が停止した状態では、エンジンの廃熱によってエンジンルーム内の温度が上昇してしまうからである（以下、この状態をデッドソークという。）。
【００８０】
本実施形態では、冷媒として、二酸化炭素を採用しているので、デッドソークにおいて、冷媒が超臨界状態になっていると、液冷媒が存在しないので、サイクル内の均圧圧力が上昇しやすくなる。これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置では、前述の如く、冷媒充填量が適切に低減されているので、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力の上昇を効果的に抑制できる。
【００８１】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、高負荷運転条件における平均吹出空気温度Ｔａの変動域と安定域との境界値に基づいて決定した基準冷媒充填量Ｖ１に追加冷媒量Ｖｅを加えた量を総冷媒充填量Ｖｔとしている。これに対し、第２実施形態では、第１実施形態と同様の高負荷運転条件において、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈが、０℃＜Ｓｈ≦１０℃となるように総冷媒充填量Ｖｔを決定している。また、この実施形態では、追加充填量Ｖｅは加えられない。その他の冷凍サイクル装置１の構成、作動および製造方法は、第１実施形態と同様である。
【００８２】
ここで、図２により、総冷媒充填量Ｖｔと過熱度Ｓｈとの関係について説明する。図２のＢに示す範囲は、前述の如く基準冷媒充填量Ｖ２を１００とした場合に、総冷媒充填量Ｖｔが９０≦Ｖｔ＜１２０となる範囲を示す。図２によれば、この範囲における蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈは範囲Ｂ’に示すように０℃≦Ｓｈ≦２０℃程度となる。
【００８３】
従って、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈが、０℃＜Ｓｈ≦１０℃となるように総冷媒充填量Ｖｔを決定すれば、実質的に、総冷媒充填量Ｖｔを９０≦Ｖｔ＜１２０、具体的には、９０≦Ｖｔ≦１００にすることができる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、高負荷運転条件における平均吹出空気温度Ｔａの変動域と安定域との境界値に基づいて決定した基準冷媒充填量Ｖ１に追加冷媒量Ｖｅを加えた量を総冷媒充填量Ｖｔとしている。これに対し、第３実施形態では、第１実施形態と同様の高負荷運転条件において、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈを基に基準冷媒充填量Ｖ１を決定し、これに追加冷媒量Ｖｅを加えた量を総冷媒充填量Ｖｔとしている。
【００８５】
ところで、基準冷媒充填量Ｖ１は高負荷運転状態における蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈを基準として定義することもできる。本発明者の調査検討によれば、蒸発器６出口側冷媒の過熱度Ｓｈが３℃≦Ｓｈ≦２０℃程度、好ましくは、５℃≦Ｓｈ≦１０℃程度の範囲となる基準冷媒充填量Ｖ１を決定すれば、実質的に、総冷媒充填量Ｖｔを９０≦Ｖｔ＜１２０、具体的には９０≦Ｖｔ≦１００にすることができる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００８７】
（１）上述の各実施形態では、図３に示す冷媒充填装置１０を用いて、冷凍サイクル装置１の閉回路内に冷媒を充填しているが、冷媒の充填方法はこれに限定されない。例えば、冷凍サイクル装置１の作動点検および冷媒充填に使用される冷媒充填器具であるゲージマニホールドを使用して充填してもよい。
【００８８】
ゲージマニホールドは、周知の如く、冷凍サイクル装置の高圧側サービスバルブ２ａに接続される高圧側ホース、低圧側サービスバルブ２ｂに接続される低圧側ホース、および、高圧側ホースおよび低圧側ホースと連通するチャージングホース等を有して構成される。さらに、高圧側ホースおよび低圧側ホースには、それぞれのホースを開閉する手動式の開閉弁が設けられている。
【００８９】
ここで、ゲージマニホールドによって冷凍サイクル装置１内に冷媒を充填する充填工程について説明する。この充填工程では、高圧側および低圧側の開閉弁を全閉状態にして、高圧側ホースおよび低圧側ホースを、それぞれ高圧側サービスバルブ２ａおよび低圧側サービスバルブ２ｂに接続し、さらにチャージングホースに真空ポンプの吸引側を接続する。
【００９０】
そして、高圧側および低圧側の開閉弁を開き、真空ポンプを作動させる。これにより、冷凍サイクル装置１の閉回路内の真空引きを行う。真空引きを行う理由は、上述の第１実施形態と全く同様である。真空引きの完了後、高圧側および低圧側の開閉弁を閉じ、真空ポンプの作動を停止させる。
【００９１】
その後、チャージングホースから真空ポンプを切り離し、チャージングホースに冷媒（二酸化炭素）ボンベを接続する。もちろん、冷媒が適量封入された缶（いわゆるサービス缶）を接続してもよい。
【００９２】
次に、ボンベの開閉バルブを開き、さらに、高圧側ホースの開閉弁を開き、環境温度およびボンベ内圧を参照して、総冷媒充填量Ｓｔが適当な量になるように充填する。高圧側ホースからの充填完了後、高圧側ホースの開閉弁およびボンベの開閉バルブを閉じる。
【００９３】
次に、低圧側ホースを介して低圧側サービスバルブ２ｂから冷媒を充填する補充填を行う。補充填では、上記の高圧側からの充填完了後、高圧側ホースの開閉弁およびボンベの開閉バルブを閉じた状態で、車両エンジンを始動させて圧縮機２を駆動させる。
【００９４】
そして、圧縮機２を駆動させた状態で、ボンベの開閉バルブおよび低圧側ホースの開閉弁を開き、環境温度およびボンベ内圧を参照して、総冷媒充填量Ｓｔがさらに適切な量になるように補充填を行う。さらに、補充填の完了後、低圧側ホースの開閉弁およびボンベの開閉バルブを閉じる。
【００９５】
上記の冷媒充填および補充填の完了後、ゲージマニホールドの高圧側ホースおよび低圧側ホースを、それぞれ高圧側サービスバルブ２ａおよび低圧側サービスバルブ２ｂから切り離すことでゲージマニホールドを使用する充填工程が完了する。
【００９６】
（２）上述の各実施形態では、冷媒として二酸化炭素を採用した例を説明しているが、冷媒としてメタン、エタン等を採用してもよい。これらの冷媒は、冷媒の臨界温度が冷凍サイクル装置の設置環境に想定される最高温度よりも低い値となりやすいので、効果的に、冷凍サイクル装置の運転停止時におけるサイクル内の均圧圧力の上昇を抑制できる。
【００９７】
（３）上述の各実施形態では、減圧手段として機械式膨張弁を採用しているが、減圧手段として電気的制御信号によって冷媒通路面積を変化させる電気式の可変絞り機構を採用してもよい。この場合は、放熱器３下流側冷媒圧力および温度を検出して、放熱器３下流側冷媒温度の検出値に基づいて目標高圧側冷媒圧力を決定し、放熱器３下流側冷媒圧力の検出値が目標高圧側冷媒圧力に近づくように冷媒通路面積を変更制御すればよい。
【００９８】
（４）上述の各実施形態では、冷媒として二酸化炭素を採用した超臨界サイクルを構成しているが、本発明は高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上に上昇しない亜臨界サイクルに適用してもよい。
【００９９】
（５）上述の各実施形態では、圧縮機２の冷媒吐出側と放熱器３の冷媒吸入側とを接続する冷媒配管に高圧側サービスバルブ２ａを設け、低圧側通路４ｂ出口側と圧縮機２の冷媒吸入側との間を接続する冷媒配管に低圧側サービスバルブ２ｂを設けた例について説明したが、高圧側サービスバルブ２ａおよび低圧側サービスバルブ２ｂは圧縮機２に一体に構成されていてもよい。
【０１００】
（６）上述の各実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した例について説明したが、車両用空調装置に限らず、定置用等の冷凍サイクル装置についても本発明を同様に適用できることはもちろんである。
【０１０１】
（７）上述の各実施形態では、放熱器３を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器６を室内側熱交換器として車室内冷却用に適用しているが、逆に、蒸発器６を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器３を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】冷媒充填量と冷媒の過熱度および平均吹出空気温度の関係を説明するグラフである。
【図３】第１実施形態の冷媒充填装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
２…圧縮機、３…放熱器、５…膨張弁、６…蒸発器、
Ｓｈ…蒸発器出口側冷媒の過熱度、Ｔａ…平均空気吹出温度、
Ｖ１…基準冷媒充填量、Ｖｅ…追加冷媒量、Ｖｔ…総冷媒充填量。
Ｔａ…平均吹出空気温度
【図１】
2008082652.tif 000003
【図２】
2008082652.tif 000004
【図３】
2008082652.tif 000005