(57)【要約】【課題】サブクールコンデンサより流出してエバポレータに向かう高圧側冷媒とエバポレータより流出してコンプレッサに向かう低圧側冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器５での冷媒同士の熱交換量の向上とエバポレータの冷房性能の向上との両立を図ることのできる車両用空調装置の冷凍サイクルを提供する。【解決手段】サブクールコンデンサより流出してエバポレータに向かう高圧側の液冷媒とエバポレータより流出してコンプレッサに向かう気液二相状態の低圧側冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器５にて熱交換させると共に、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量を逆サブクール制御弁６の絞り弁６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）に応じて調整することで、間接的にエバポレータの出口側のスーパーヒート（ＳＨ）を制御することにより、冷媒−冷媒熱交換器５での冷媒同士の熱交換量の向上とエバポレータの冷房性能の向上との両立を図る。【選択図】        図３
2004190875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機と、
（ｂ）この冷媒圧縮機より吐出された冷媒を凝縮液化させる冷媒凝縮器と、
（ｃ）この冷媒凝縮器より流出した冷媒を気液分離すると共に、液冷媒のみが流出する受液器と、
（ｄ）この受液器より流出した液冷媒が通過する弁孔、およびこの弁孔の開口面積または絞り開度を調整する弁体を有する可変絞り弁と、
（ｅ）この可変絞り弁の弁孔を通過する際に断熱膨張された冷媒を蒸発気化させる冷媒蒸発器と、
（ｆ）前記受液器より流出する高圧側冷媒と前記冷媒蒸発器より流出する低圧側冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器と
を備えた冷凍サイクル装置において、
前記可変絞り弁は、前記冷媒−冷媒熱交換器より流出する冷媒の過冷却度が増加する程、あるいは所定値以上に増加した際に、前記弁孔の開口面積または絞り開度または前記弁体のリフト量を小さくし、
前記冷媒−冷媒熱交換器より流出する冷媒の過冷却度が減少する程、あるいは所定値以下に減少した際に、前記弁孔の開口面積または絞り開度または前記弁体のリフト量を大きくすることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記可変絞り弁は、前記冷媒−冷媒熱交換器よりも冷媒の流れ方向の下流側で、且つ前記冷媒蒸発器よりも冷媒の流れ方向の上流側に接続されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒−冷媒熱交換器は、前記受液器より流出して前記可変絞り弁に向かう高圧側冷媒が流れる第１冷媒流路管、および前記冷媒蒸発器より流出して前記冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒が流れる第２冷媒流路管を有していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第１、第２冷媒流路管のうちの一方の冷媒流路管の外周面を他方の冷媒流路管が取り囲むように配設された２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第１、第２冷媒流路管のうちの一方の冷媒流路管の一端面に他方の冷媒流路管の他端面が密着するように配設された２層式の冷媒−冷媒熱交換器であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管と前記冷媒蒸発器の入口配管とを接続する配管継ぎ手またはブロックを備え、
前記配管継ぎ手または前記ブロック内には、高圧側冷媒が流れる高圧側冷媒流路が形成されており、
前記可変絞り弁は、前記高圧側冷媒流路中に組み込まれていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
請求項３ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管内には、高圧側冷媒が流れる高圧側冷媒流路が形成されており、
前記可変絞り弁は、前記高圧側冷媒流路中に組み込まれていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項３ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記可変絞り弁は、前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管より流出した冷媒の温度変化を圧力変化に変換する媒体が封入された第１圧力室、前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管より流出した冷媒の高圧圧力が作用する第２圧力室、および前記第１圧力室の内部圧力と前記第２圧力室の内部圧力との圧力差に応じて変位するダイヤフラムを有する弁体駆動手段と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する弁体付勢手段と
を備え、
前記弁体駆動手段は、前記可変絞り弁の弁孔に流入する冷媒の過冷却度が大きくなり、前記第１圧力室の内部圧力が前記第２圧力室の内部圧力よりも下がると、前記弁体付勢手段の付勢力を伴って前記弁体を閉弁方向に駆動し、
前記可変絞り弁の弁孔に流入する冷媒の過冷却度が小さくなり、前記第１圧力室の内部圧力が前記第２圧力室の内部圧力よりも上がると、前記弁体付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を開弁方向に駆動することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項３ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
車両の車室内を空調する空調ユニットを備え、
前記空調ユニットの空調ケース内には、前記可変絞り弁より流入する冷媒と空気とを熱交換させる前記冷媒蒸発器、およびエンジンを冷却する冷却水と空気とを熱交換させる温水式ヒータが配設されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記凝縮器および前記受液器を通過させた後に、前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管、前記可変絞り弁、前記冷媒蒸発器および前記冷媒−冷媒熱交換器の第２冷媒流路管を経て前記冷媒圧縮機に戻す第１冷凍サイクルと、
前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒凝縮器および前記受液器を迂回させた後に、前記冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管、前記可変絞り弁、前記冷媒蒸発器および前記冷媒−冷媒熱交換器の第２冷媒流路管を経て前記冷媒圧縮機に戻す第２冷凍サイクルと、
前記第１冷凍サイクルと前記第２冷凍サイクルとを切り替えるサイクル切替手段と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受液器より流出して可変絞り弁に向かう高圧側冷媒と冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するもので、特に冷媒−冷媒熱交換器より流出する冷媒の過冷却度に応じて冷媒の循環流量を制御することが可能な冷凍サイクル装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１０（ａ）に示したように、コンプレッサ１０１の吐出口より吐出されたガス冷媒を、サブクールコンデンサ１０２→温度作動式膨張弁１０４→エバポレータ１０５を経てコンプレッサ１０１の吸入口に戻すように環状に冷媒配管によって接続された冷凍サイクル装置が知られている。また、図１０（ｂ）に示したように、コンプレッサ１０１の吐出口より吐出されたガス冷媒を、サブクールコンデンサ１０２→２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器１０３→温度作動式膨張弁１０４→エバポレータ１０５を経てコンプレッサ１０１の吸入口に戻すように環状に冷媒配管によって接続された冷凍サイクル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、サブクールコンデンサ１０２は、冷媒を凝縮液化させる冷媒凝縮器１２１、気液分離を行う受液器１２２および液冷媒を過冷却する過冷却器１２３等を一体化した受液器一体型冷媒凝縮器である。また、温度作動式膨張弁１０４としては、内部にエバポレータ１０５の入口側流路としての高圧側冷媒流路とエバポレータ１０５の出口側流路としての低圧側冷媒流路とが形成された直方体形状のブロックの中に膨張弁本体と感温筒１０６とを組み込んだ所謂ブロック型（ボックス型）膨張弁が用いられている。
【０００４】
この冷凍サイクル装置においては、２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器１０３による熱交換、すなわち、高圧側冷媒配管（高圧側リキッドライン）の途中に接続された第１冷媒流路管１１１内を流れる高圧側冷媒と低圧側冷媒配管（低圧側サクション配管）の途中に接続された第２冷媒流路管１１２内を流れる低圧側冷媒とを熱交換させている。それによって、高圧側冷媒配管内の高圧側冷媒の熱が低圧側冷媒配管内の低圧側冷媒に吸収されることになり、サブクールコンデンサ１０２より流出した高圧側の液冷媒を更に過冷却化できる。これにより、温度作動式膨張弁１０４の弁孔への液冷媒の供給を安定化できるので、車室内の冷房性能を向上できる。
【０００５】
一方、低圧側冷媒配管内の低圧側冷媒が高圧側冷媒配管内の高圧側冷媒により加熱されることになり、エバポレータ１０５より流出してコンプレッサ１０１に向かう低圧側のガス冷媒を更に過熱蒸気化できる。これにより、コンプレッサ１０１での液圧縮を防止できると共に、車室内の冷房性能を向上できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２７７８４２号公報（第１−７頁、図１−図８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の冷凍サイクル装置においては、２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器１０３とエバポレータ１０５との間に通常の温度作動式膨張弁１０４が接続して使用されており、エバポレータ１０５の出口側の冷媒過熱度（スーパーヒート：ＳＨ）を低圧側冷媒流路内に組み込まれた感温筒１０６によって検知して温度作動式膨張弁１０４の弁孔の開口面積（弁開度）または絞り開度を調整する構造である。
【０００８】
このため、２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器１０３の第２冷媒流路管１１２内には、基本的（定常状態）に過熱蒸気化されて温度の高い低圧側のガス冷媒が流れる。これにより、２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器１０３の第１冷媒流路管１１１内を流れる高圧側冷媒と第２冷媒流路管１１２内を流れる低圧側冷媒との熱交換量はそれほど大きくなく、エバポレータ１０５を通過する空気を効率良く冷却することができず、実際のところ車室内の冷房性能の向上はあまり見込めないという問題が生じている。
【０００９】
【発明の目的】
本発明の目的は、受液器より流出して冷媒蒸発器に向かう高圧側冷媒と冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器での冷媒同士の熱交換量の向上と冷媒蒸発器の性能の向上とを両立させることのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。また、冷媒−冷媒熱交換器および可変絞り弁を自動車等の車両に搭載する際の搭載性を向上することのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。さらに、可変絞り弁の構造を簡素化することのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、例えば冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が冷房負荷に対して過剰な場合には、冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒の冷媒状態が気液二相状態となり、飽和ガス状態に比べて冷媒−冷媒熱交換器での熱交換量が大きくなる。
したがって、受液器より流出して冷媒蒸発器に向かう高圧側冷媒は、冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒によって冷却されて、可変絞り弁に流入する冷媒の過冷却度が大きくなる。
このような場合には、冷媒−冷媒熱交換器より流出する冷媒の過冷却度が増加する程、可変絞り弁の弁孔の開口面積または絞り開度または弁体のリフト量を小さくすることで、冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が少なくなるので、冷媒蒸発器の出口側の乾き度または冷媒過熱度が適正化され、冷媒蒸発器の性能が向上する。
【００１１】
また、例えば冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が冷房負荷に対して不足している場合には、冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒の冷媒過熱度が過大となるため、冷媒−冷媒熱交換器での熱交換量が小さくなる。このとき、可変絞り弁に流入する冷媒の過冷却度が小さくなる。
このような場合には、冷媒−冷媒熱交換器より流出する冷媒の過冷却度が減少する程、可変絞り弁の弁孔の開口面積または絞り開度または弁体のリフト量を大きくすることで、冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が多くなるので、冷媒蒸発器の出口側の乾き度または冷媒過熱度が適正化され、冷媒蒸発器の性能が向上する。
【００１２】
したがって、冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量を冷媒の過冷却度に応じて調整することで、間接的に冷媒蒸発器の出口側の冷媒過熱度を制御できる。また、可変絞り弁に流入する冷媒の過冷却度が小さくなる程、冷媒蒸発器の出口側の冷媒に乾き度を持たせることができるので、受液器より流出して冷媒蒸発器に向かう高圧側冷媒と冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒との熱交換量が大きくなり、高圧側冷媒が低圧側冷媒によって過冷却され易くなる。
これにより、可変絞り弁に流入する冷媒の過冷却度を大きくすることができるので、冷媒蒸発器の性能の向上と冷媒−冷媒熱交換器での熱交換量の向上とを両立させることができる。
【００１３】
また、可変絞り弁に流入する冷媒の過冷却度が小さくなる程、冷媒蒸発器の出口側の冷媒に乾き度を持たせることができるので、冷媒圧縮機内で発生する異音が冷媒蒸発器へ伝わり難くなり、騒音を抑制できる。ここで、従来の技術では、通常の温度作動式膨張弁を使用しており、冷媒蒸発器の出口側の冷媒過熱度を制御するため、冷媒−冷媒熱交換器内にて高圧側冷媒を低圧側冷媒にて冷やす効果は少なく、冷房性能の向上が非常に小さいが、本発明の可変絞り弁を用いることで、冷房性能の向上が可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、冷媒−冷媒熱交換器よりも冷媒の流れ方向の下流側で、且つ冷媒蒸発器よりも冷媒の流れ方向の上流側に可変絞り弁を接続することにより、冷媒−冷媒熱交換器内で過冷却された高圧側の液冷媒が可変絞り弁に供給されることになるので、気液二相状態の冷媒が弁孔に流入するものと比べて可変絞り弁内で発生する異音を抑制することができ、高圧側冷媒が可変絞り弁の弁孔を通過する際に気液二相状態の冷媒を作り易く、冷媒蒸発器の性能を向上することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、冷媒−冷媒熱交換器を、受液器より流出して可変絞り弁に向かう高圧側冷媒が流れる第１冷媒流路管と、冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒が流れる第２冷媒流路管とによって構成したことにより、受液器より流出して冷媒蒸発器に向かう高圧側冷媒と冷媒蒸発器より流出して冷媒圧縮機に向かう低圧側冷媒とを熱交換させることができる。これにより、高圧側冷媒の熱が低圧側冷媒に吸収されることになり、受液器より流出した高圧側の液冷媒を更に過冷却化できる。一方、低圧側冷媒が高圧側冷媒により加熱されることになり、冷媒蒸発器より流出する低圧側冷媒を更に過熱蒸気化できる。
【００１６】
請求項４および請求項５に記載の発明によれば、冷媒−冷媒熱交換器を、第１、第２冷媒流路管のうちの一方の冷媒流路管の外周面を他方の冷媒流路管が取り囲むように配設された２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器としたり、また、第１、第２冷媒流路管のうちの一方の冷媒流路管の一端面に他方の冷媒流路管の他端面が密着するように配設された２層式の冷媒−冷媒熱交換器としたりすることにより、冷媒−冷媒熱交換器の体格を小型化でき、設置箇所に冷媒−冷媒熱交換器を搭載する際の搭載性を向上できるので、自動車等の車両のエンジンルームに冷媒−冷媒熱交換器を設置する場合の設置スペースを縮小化することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、可変絞り弁を、冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管と冷媒蒸発器の入口配管とを接続する配管継ぎ手またはブロック内に形成される高圧側冷媒流路中に組み込むことにより、可変絞り弁の搭載性を向上することができる。また、冷媒蒸発器の出口側の過熱度を検知する感温筒を有しない構成であるため、配管継ぎ手またはブロック内には高圧側冷媒流路のみが設けられていれば、可変絞り弁が作動するので、配管継ぎ手またはブロックの構造を簡略化できる。また、可変絞り弁を高圧側冷媒流路中に組み込むことにより、外部シール構造が不要となり、構造を簡略化できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管内に形成される高圧側冷媒流路中に可変絞り弁を挿入して高圧側冷媒流路に内蔵させることにより、可変絞り弁の搭載性を向上することができる。また、可変絞り弁を高圧側冷媒流路中に組み込むことにより、外部シール構造が不要となり、構造を簡略化できる。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管より流出して可変絞り弁の弁孔に流入する冷媒の過冷却度が大きくなり、第１圧力室の内部圧力が第２圧力室の内部圧力よりも下がると、ダイヤフラムが変位して弁体付勢手段の付勢力を伴って弁体を閉弁方向に駆動することにより、冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が減少するので、冷媒蒸発器の出口側の冷媒過熱度が大きくなる。
また、冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管より流出して可変絞り弁の弁孔に流入する冷媒の過冷却度が小さくなり、第１圧力室の内部圧力が第２圧力室の内部圧力よりも上がると、弁体付勢手段の付勢力に抗してダイヤフラムが変位して弁体を開弁方向に駆動することにより、冷凍サイクル装置を循環する冷媒循環量が増加するので、冷媒蒸発器の出口側の冷媒過熱度が小さくなる。
【００２０】
請求項９および請求項１０に記載の発明によれば、サイクル切替手段によって第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルに切り替えると、冷媒圧縮機より吐出された高温、高圧側冷媒が、冷媒凝縮器および受液器を迂回した後に、冷媒−冷媒熱交換器の第１冷媒流路管、可変絞り弁を経て冷媒蒸発器に流入する。そして、冷媒蒸発器にて空調ユニットの空調ケース内を流れる空気と減圧後の冷媒（ホットガス）とを熱交換させることで、空調ケース内を流れる空気を加熱することにより、エンジン始動時またはエンジン始動直後の温水式ヒータの暖房能力を補助することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１ないし図６は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は車両用空調装置の冷凍サイクルを示した図で、図２は車両用空調装置の空調ユニットを示した図である。
【００２２】
本実施形態の車両用空調装置は、内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）Ｅを搭載する自動車等の車両の車室内を空調する空調ユニット１における各空調状態可変手段（アクチュエータ）を、空調制御装置（以下エアコンＥＣＵと言う）によって制御するように構成されたオートエアコンである。
【００２３】
空調ユニット１は、車両の車室内前方側に設置されて、内部に空気通路を形成する空調ケース２を備えている。この空調ケース２の最も空気の流れ方向の上流側には、車室外空気（外気）を導入するための外気吸込口１１、および車室内空気（内気）を導入するための内気吸込口１２が形成された内外気切替箱と、この内外気切替箱内に収容されて、外気吸込口１１と内気吸込口１２とを選択的に開閉するための内外気切替ドア１３とが設けられ、これらよりも空気の流れ方向の下流側には、車室内に導かれる空気の風量を調節する遠心式送風機が設けられている。
【００２４】
内外気切替ドア１３は、例えばサーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）によって駆動されて、吸込口モードを少なくとも外気導入（ＦＲＳ）モードと内気循環（ＲＥＣ）モードとに切り替える。
遠心式送風機は、空調ケース２に一体的に設けられたスクロールケーシングと、ブロワ駆動回路（図示せず）により印可電圧（ブロワ制御電圧）が制御されて回転速度が変更されるブロワモータ１９と、このブロワモータ１９により回転駆動される遠心式ファン２０とから構成されている。
【００２５】
また、空調ケース２の最も空気の流れ方向の下流側には、車両のフロントウインドの内面に空気を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１４、車両乗員の上半身（例えば頭胸部）に向けて空調空気を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口１５、車両乗員の下半身（例えば足元部）に向けて空調空気を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口１６、およびこれらの各吹出口を選択的に開閉するための吹出口切替ドア１７、１８が設けられている。
【００２６】
吹出口切替ドア１７、１８は、例えばサーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）によって駆動されて、吹出口モードを少なくともフェイス（ＦＡＣＥ）モードとバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードとフット（ＦＯＯＴ）モードとフット・デフ（Ｆ／Ｄ）モードとデフロスタ（ＤＥＦ）モードとに切り替える。
【００２７】
次に、複数個の吹出口切替ドア１７、１８よりも空気の流れ方向の上流側には、エバポレータ７を通過した空気を再加熱する温水式ヒータ（ヒータコア）８が空調ケース２内の通風路の一部を塞ぐように設置されている。温水式ヒータ８は、エンジンＥにより駆動されるウォータポンプ２２により冷却水の循環流が発生する冷却水循環回路の途中に設置されている。そして、温水式ヒータ８は、冷却水循環回路に設置された温水弁２３が開弁すると内部にエンジンＥの排熱を吸収した冷却水が還流し、この冷却水を暖房用熱源として利用する。これにより、温水式ヒータ８は、空調ケース２内を通過する空気を冷却水と熱交換して加熱する加熱用熱交換器を構成する。
【００２８】
そして、温水式ヒータ８には、温水式ヒータ８を通過する空気量と温水式ヒータ８を迂回する空気量とを調節して、車室内に吹き出す空気の吹出温度を制御するためのエアミックスドア２４が取り付けられている。このエアミックスドア２４は、例えばサーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）によって駆動される。次に、遠心式送風機と温水式ヒータ８との間には、車両に搭載された冷凍サイクルの一構成部品を成すエバポレータ７が空調ケース２内の通風路全面を塞ぐように設置されている。
【００２９】
本実施形態のエバポレータ７は、冷凍サイクルの逆サブクール制御弁６の絞り孔６７を通過する際に断熱膨張された気液二相状態の冷媒を蒸発気化させる冷媒蒸発器である。そして、エバポレータ７は、空調ケース２内を通過する空気を冷媒と熱交換して冷却する冷却用熱交換器を構成する。エバポレータ７は、図１および図３に示したように、逆サブクール制御弁６を内蔵する直方体形状のブロックジョイント９内に形成される第１冷媒流路２５に入口配管３５を介して接続する入口側タンク部、ブロックジョイント９内に形成される第２冷媒流路２６に出口配管３６を介して接続する出口側タンク部、および入口側タンク部と出口側タンク部とを接続するＵ字状の冷媒蒸発流路を形成する一対の成形プレートとコルゲートフィンとを交互に積層した積層型熱交換器である。
【００３０】
上記の冷凍サイクルは、自動車等の車両に搭載されており、コンプレッサ（冷媒圧縮機）３、サブクールコンデンサ４、冷媒−冷媒熱交換器５、逆サブクール制御弁（可変絞り弁）６、エバポレータ（冷媒蒸発器）７およびこれらを環状に接続する冷媒配管等から構成されている。コンプレッサ３は、吸入口から吸入した冷媒を圧縮して吐出口より吐出する冷媒圧縮機で、電磁クラッチ（図示せず）を介してエンジンＥの出力軸に連結されている。電磁クラッチは、エンジンＥからコンプレッサ３への動力の伝達を遮断するものである。なお、コンプレッサ３の駆動軸を電動モータによって回転駆動するようにしても良い。
【００３１】
サブクールコンデンサ４は、図１および図６（ｂ）に示したように、高圧側冷媒配管３３を介してコンプレッサ３の吐出口に接続する第１ヘッダ４１と、高圧側冷媒配管３４を介して冷媒−冷媒熱交換器５の入口部に接続する第２ヘッダ４２と、これらの第１、第２ヘッダ４１、４２間に接続された複数のチューブ４３、４４およびフィン（図示せず）と、第１ヘッダ４１の背壁面に接合されたレシーバ４５とから構成されている。
【００３２】
第１ヘッダ４１内は、複数の仕切り壁（図示せず）によって入口側タンク室、出口側タンク室、入口側タンク室（いずれも図示せず）に区画されており、第２ヘッダ４２内は１つの仕切り壁（図示せず）によって中間タンク室、出口側タンク室（図示せず）に区画されている。そして、第１ヘッダ４１の入口側タンク室、出口側タンク室と第２ヘッダ４２の中間タンク室との間に接続された複数のチューブ４３および複数のフィンによって、コンプレッサ３の吐出口より吐出された冷媒を車室外空気（外気）と熱交換させて凝縮液化させる冷媒凝縮器４６が構成されている。
【００３３】
また、第１ヘッダ４１の入口側タンク室と第２ヘッダ４２の出口側タンク室との間に接続された複数のチューブ４３および複数のフィンによって、レシーバ４５より流出した液冷媒を外気と熱交換させて過冷却させる過冷却器（サブクーラとも言う）４７が構成されている。なお、レシーバ４５は、冷媒凝縮器４６にて凝縮液化された冷媒を気液分離して、液冷媒のみが過冷却器４７側に流出する受液器である。
【００３４】
冷媒−冷媒熱交換器５は、図３および図４（ａ）、（ｂ）に示したように、高圧側冷媒配管（高圧側リキッドライン）３４の途中に液密的に接続された第１冷媒流路管５１内を流れる高圧側冷媒と低圧側冷媒配管（低圧側サクション配管）３７の途中に液密的に接続された第２冷媒流路管５２内を流れる低圧側冷媒とを熱交換させる熱交換器である。なお、第１冷媒流路管５１内には、ブロックジョイント９内に形成される第１冷媒流路２５に連通する第１冷媒熱交換流路５３が形成され、また、第２冷媒流路管５２内には、ブロックジョイント９内に形成される第２冷媒流路２６に連通する第２冷媒熱交換流路５４が形成されている。
【００３５】
この冷媒−冷媒熱交換器５においては、第１冷媒流路管５１と第２冷媒流路管５２とが内部を流れる冷媒同士が熱交換可能に近接配置されている。具体的には、冷媒−冷媒熱交換器５は、円形状の断面を有する第１冷媒流路管５１の周囲を、円環形状の断面を有する第２冷媒流路管５２が取り囲むように２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器とされて、冷媒−冷媒熱交換器５の内側の第１冷媒熱交換流路５３内を過冷却器４７より流出して逆サブクール制御弁６に向かう高圧側冷媒が流れ、冷媒−冷媒熱交換器５の外側の第２冷媒熱交換流路５４内をエバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう低圧側冷媒が対向して流れて、冷媒同士が熱交換が行われる。
【００３６】
逆サブクール制御弁６は、図３および図５に示したように、冷媒−冷媒熱交換器５の端末接合部に接合された直方体形状のブロックジョイント（コネクタ）９の第１冷媒流路２５内に収容保持されている。また、ブロックジョイント９内には、第１冷媒流路２５にブロックジョイント９の隔壁部を隔てて第２冷媒流路２６が形成されている。
【００３７】
そして、第１冷媒流路２５は、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側が高圧側冷媒流路５５とされ、また、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の下流側が低圧側冷媒流路５６とされている。高圧側冷媒流路５５の図示下端側は、外部に開放された開口部５７とされており、その開口部は蓋状体５８によって閉塞されている。そして、蓋状体５８の外周面とブロックジョイント９の開口部５７の内壁面との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング５９が装着されている。
【００３８】
ここで、ブロックジョイント９は、例えば金属材料によって所定の形状に一体的に形成されて、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１とエバポレータ７の入口配管３５を液密的に接続すると共に、冷媒−冷媒熱交換器５の第２冷媒流路管５２とエバポレータ７の出口配管３６とを液密的に接続する配管継ぎ手である。また、ブロックジョイント９の外壁面、つまり第１冷媒流路２５の低圧側冷媒流路５６の下流端の開口部、および第２冷媒流路２６の上流端の開口部には、エバポレータ７の入口配管３５に接続する円管形状の第１スリーブニップル６１、およびエバポレータ７の出口配管３６に接続する円管形状の第２スリーブニップル６２が溶接等の手段を用いて接合されている。なお、第１、第２スリーブニップル６１、６２は、ブロックジョイント９と一体化しても良い。
【００３９】
なお、第１スリーブニップル６１の外周面と入口配管３５の内周面との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング６３が装着されており、また、第２スリーブニップル６２の外周面と出口配管３６の内周面との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング６４が装着されている。また、第１スリーブニップル６１内には、ブロックジョイント９内の第１冷媒流路２５を介して冷媒−冷媒熱交換器５の内側の第１冷媒熱交換流路５３とエバポレータ７の出口配管３６とを連通する丸穴形状の第１連通路６５が形成されている。また、第２スリーブニップル６２内には、ブロックジョイント９内の第２冷媒流路２６を介してエバポレータ７の入口配管３５と冷媒−冷媒熱交換器５の外側の第２冷媒熱交換流路５４とを連通する丸穴形状の第２連通路６６が形成されている。
【００４０】
本実施形態の逆サブクール制御弁６は、本発明の可変絞り弁に相当するもので、通過する液冷媒を断熱膨張させて気液二相状態の冷媒とするための絞り孔（弁孔）６７を有するバルブハウジング６８と、絞り孔６７の開口面積または絞り開度を調整するバルブ（弁体）６９と、高圧側冷媒流路５５内に流入する冷媒の高圧圧力または冷媒温度または冷媒過冷却度（サブクール：ＳＣ）に応じてバルブ６９を開弁方向に駆動する弁体駆動手段と、バルブ６９を閉弁方向に付勢する弁体付勢手段とを備えている。
【００４１】
バルブハウジング６８は、略円管形状に形成されており、ブロックジョイント９の高圧側冷媒流路５５と低圧側冷媒流路５６との区画する隔壁部の内壁面に液密的に組み付けられている。このバルブハウジング６８の外周部には、高圧側冷媒流路５５から絞り孔６７内に液冷媒を流入させるための冷媒流入口７１、および絞り孔６７を通過した気液二相状態の冷媒を低圧側冷媒流路５６内に流出させるための冷媒流出口７２が形成されている。
【００４２】
バルブハウジング６８の外周面とブロックジョイント９の隔壁部の内壁面との間には、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７を迂回して高圧側冷媒流路５５から低圧側冷媒流路５６へ直接冷媒が流入するのを防止するためのＯリング７３が装着されている。なお、バルブハウジング６８の一端側（図示上端側）の開口部には、バルブ６９の開弁圧力を調整するための調整ねじ７４が開口部に形成された内周ねじ部（図示せず）に締め付けられている。また、バルブハウジング６８の他端側（図示下端側）の開口部には、弁体駆動手段を構成するダイヤフラム７５を内蔵するダイヤフラムケース７６が固定されている。
【００４３】
本実施形態の逆サブクール制御弁６は、冷媒−冷媒熱交換器５で熱交換された後のブロックジョイント９の第１冷媒流路２５内に収容保持されている。すなわち、ブロックジョイント９の第１冷媒流路２５内に開口部５７から逆サブクール制御弁６を挿入し、その開口部５７を蓋状体５８にてＯリング５９を介して外部との気密を保つと共に、バルブハウジング６８の外周部に形成される段差部を、ブロックジョイント９の隔壁部に押し付けて固定している。ここで、蓋状体５８の固定方法は、蓋状体５８の外周に設けた外周ねじ部により開口部５７の内周に設けた内周ねじ部に蓋状体５８を締め付けて固定する。なお、蓋状体５８をブロックジョイント９にサークリップ等の固定手段を用いて固定するようにしても良い。
【００４４】
ここで、本実施形態の弁体付勢手段としては、バルブハウジング６８内の低圧側冷媒通路３８内に収容されたコイル状のリターンスプリング（以下スプリングと略す）７７が使用されている。なお、スプリング７７の一端側（図示上端側）は、調整ねじ７４に係止または保持され、また、スプリング７７の他端側（図示下端側）は、バルブ６９に連結または当接したスプリング支持部材７８に係止または保持されている。
【００４５】
また、本実施形態の弁体駆動手段は、第１圧力室３１の内部圧力と第２圧力室３２の内部圧力との圧力差に応じて図示上下方向に変位するダイヤフラム７５、およびこのダイヤフラム７５の変位をバルブ６９に伝える作動棒（棒状体）７９等から構成されている。ダイヤフラム７５は、上述したように、ダイヤフラムケース７６に内蔵されている。このダイヤフラムケース７６の内部空間は、ダイヤフラム７５によって第１圧力室３１と第２圧力室３２とに区画されている。
【００４６】
ダイヤフラム７５よりも一端側（図示下方側）に形成される第１圧力室３１内には、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１より流出して第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５内に流入した冷媒の温度変化を圧力変化に変換する媒体（例えばガス冷媒）が封入されている。また、ダイヤフラム７５よりも他端側（図示上方側）に形成される第２圧力室３２内には、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１より流出して第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５からバルブハウジング６８内の高圧側冷媒通路３９内に流入した冷媒の高圧圧力が作用するように構成されている。つまり、第２圧力室３２と高圧側冷媒通路３９とは連通している。
【００４７】
逆サブクール制御弁６は、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１より流出して逆サブクール制御弁６の第１圧力室３１の周囲の高圧側冷媒流路５５内に流入するサブクール（ＳＣｏｕｔ）が大きくなり、第１圧力室３１の内部圧力が第２圧力室３２の内部圧力よりも下がると、スプリング７７の付勢力を伴ってバルブ６９を閉弁方向に駆動するようにダイヤフラム７５および作動棒７９が図示下方に変位するように構成されている。
【００４８】
また、逆サブクール制御弁６は、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１より流出して逆サブクール制御弁６の第１圧力室３１の周囲の高圧側冷媒流路５５内に流入するサブクール（ＳＣｏｕｔ）が小さくなり、第１圧力室３１の内部圧力が第２圧力室３２の内部圧力よりも上がると、スプリング７７の付勢力に抗してバルブ６９を開弁方向に駆動するようにダイヤフラム７５および作動棒７９が図示上方に変位するように構成されている。
【００４９】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイクルの作用を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。ここで、図６（ａ）は冷凍サイクルの冷媒回路の冷媒の状態点をモリエル線図上に描いたもので、図６（ｂ）の冷凍サイクルの冷媒回路上の冷媒の状態点ａ〜ｇが図６（ａ）のモリエル線図上のａ〜ｇに対応する。
【００５０】
自動車等の車両の車室内を冷房する際には、例えば図２に示したように、内外気切替ドア１３によって、吸込口モードが外気吸込口１１を全開し、且つ内気吸込口１２を全閉する外気導入（ＦＲＳ）モードに切り替えられ、また、吹出口切替ドア１７、１８によって、吹出口モードがＦＡＣＥ吹出口１５を全開し、且つＤＥＦ吹出口１４およびＦＯＯＴ吹出口１６を全閉するフェイス（ＦＡＣＥ）モードに切り替えられる。このとき、エアミックスドア２４は、車両乗員によって設定される設定温度に応じた吹出温度となるように所定の開度だけ開かれる。
【００５１】
自動車等の車両に搭載されたエンジンＥ等によってコンプレッサ３が回転駆動されると、冷凍サイクル中を冷媒が循環する。そして、冷凍サイクルのコンプレッサ３で圧縮され、吐出口より吐出された高圧側のガス冷媒（状態点ａ）は、サブクールコンデンサ４の冷媒凝縮器４６内に流入する。この冷媒凝縮器４６内に流入した高圧側のガス冷媒は、冷媒凝縮器４６を通過する際に室外空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化される。
【００５２】
その後に、冷媒凝縮器４６より流出した高圧側の冷媒は、レシーバ４５内に流入して、気液分離されて（状態点ｂ）、液冷媒のみが過冷却器４７内に流入する。この過冷却器４７内に流入した液冷媒は、過冷却器４７を通過する際に車室外空気に熱を奪われて更に冷却され、過冷却される（状態点ｃ）。その後に、過冷却器４７より流出した高圧側冷媒は、図４にも示したように、冷媒−冷媒熱交換器５の内側の第１冷媒流路管５１内に形成される第１冷媒熱交換流路５３内に流入する（ＳＣｉｎ）。
【００５３】
なお、本実施形態の冷媒−冷媒熱交換器５は、内側の第１冷媒熱交換流路５３を過冷却器４７より流出して逆サブクール制御弁６に向かう高圧側冷媒が流れ、外側の第２冷媒熱交換流路５４をエバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう低圧側冷媒が対向して流れて冷媒同士の熱交換が行われるように２重管構造とされている。このため、内側の第１冷媒熱交換流路５３内に流入した高圧側の液冷媒は、外側の第２冷媒熱交換流路５４内を流れる低圧側冷媒と熱交換して更に過冷却され、液単相状態の高圧側冷媒となる（ＳＣｏｕｔ、状態点ｄ）。
【００５４】
その後に、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１の第１冷媒熱交換流路５３より流出してブロックジョイント９の第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５内に流入した高圧側冷媒は、図３および図５に示したように、逆サブクール制御弁６のバルブハウジング６８の冷媒流入口７１から高圧側冷媒通路３９内に流入して逆サブクール制御弁６の絞り孔６７を通過する。そして、絞り孔６７を通過する際に急激に断熱膨張されてガス冷媒と液冷媒との気液二相状態の冷媒となって（状態点ｅ）、低圧側冷媒通路３８内に流入する。その後に、バルブハウジング６８の冷媒流出口７２からブロックジョイント９の第１冷媒流路２５の低圧側冷媒流路５６内に流入した低圧側冷媒は、第１スリーブニップル６１の第１連通路６５を通ってエバポレータ７の入口配管３５内に流入する。
【００５５】
その後に、入口配管３５内に流入した低圧側冷媒は、エバポレータ７の入口側タンク部内に流入し、複数のＵ字状の冷媒蒸発流路内に流入する。その後に、エバポレータ７の冷媒蒸発流路内に流入した冷媒は、冷媒蒸発流路を通過する際に、空調ケース２内を流れる車室外空気と熱交換されて蒸発気化される。なお、本実施形態では、後述するように、冷媒−冷媒熱交換器５の外側の第２冷媒流路管５２に形成される第２冷媒熱交換流路５４内で冷媒過熱度（スーパーヒート：ＳＨ）を得るようにしているので、エバポレータ７の出口側で冷媒を過熱蒸気になるまで蒸発気化させないようにする（ＳＨｉｎ、状態点ｆ）。
【００５６】
その後に、エバポレータ７の冷媒蒸発流路を流出した低圧側冷媒は、出口側タンク部内に流入して出口配管３６を通って第２スリーブニップル６２の第２連通路６６からブロックジョイント９の第２冷媒流路２６内に流入する。その後に、第２冷媒流路２６内に流入した低圧側の気液二相状態の冷媒は、図３および図４に示したように、冷媒−冷媒熱交換器５の外側の第２冷媒流路管５２に形成される第２冷媒熱交換流路５４内に流入する。その後に、外側の第２冷媒熱交換流路５４内に流入した低圧側冷媒は、内側の第１冷媒熱交換流路５３内を流れる高圧側冷媒と熱交換して加熱され、図４に示したように、ガス単相状態の低圧側冷媒（過熱蒸気）となる（ＳＨｏｕｔ、状態点ｇ）。そして、過熱蒸気となった低圧側のガス冷媒は、コンプレッサ３の吸入口に吸入される。
【００５７】
一方、遠心式送風機の遠心式ファン２０の回転により空調ケース２内に吸引された暖かい空気は、エバポレータ７を通過する際に低温の冷媒に熱を奪われて冷却されて冷風となる。この冷風は、エアミックスドア２４のドア開度に応じた快適な吹出温度の空調風となった後に、例えばＦＡＣＥ吹出口１５より車室内に吹き出されることで、自動車等の車両の車室内の冷房が成される。
【００５８】
ここで、本実施形態の冷凍サイクルでは、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクールが大きくなると、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度を小さくし、また、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクールが小さくなると、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度を大きくして、冷凍サイクル中を循環する冷媒循環量を調整すると共に、これによってエバポレータ７の性能、特にエバポレータ７の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）を、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）にフィードバックされるように構成されている。
【００５９】
具体的には、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量が冷房負荷に対して過剰な場合には、エバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう低圧側冷媒の冷媒状態が気液二相状態となり、冷媒−冷媒熱交換器５での熱交換量が大きくなる。
このとき、低圧側冷媒が高圧側冷媒により加熱されて、コンプレッサ３に吸入される冷媒過熱度が大きくなる。一方、高圧側冷媒は低圧側冷媒によって冷却されて、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が大きくなる。
【００６０】
ここで、逆サブクール制御弁６は、ダイヤフラム７５の図示下方側の第１圧力室３１内には冷媒ガス等の媒体が封入されており、ブロックジョイント９の第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５内に流入した高圧側冷媒の冷媒温度により飽和圧力が変化するように構成されており、また、ダイヤフラム７５の図示上方側の第２圧力室３２内には逆サブクール制御弁６の絞り孔６７に流入する高圧側冷媒の高圧圧力がかかる。そして、逆サブクール制御弁６の図示上方には、スプリング７７および調整ねじ７４を設定し、ダイヤフラム７５による荷重に対抗する荷重を与えてバルブ６９の弁開度をサブクールにより制御可能となるように構成している。
【００６１】
したがって、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が大きくなると、第１圧力室３１の内部圧力が第２圧力室３２の内部圧力よりも下がり、ダイヤフラム７５および作動棒７９が図示下方側に変位することで、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度が閉弁方向に駆動されて、絞り孔６７が閉じ気味となる。すなわち、サブクール（ＳＣ）が大きくなる程、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度が小さくなるので、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量が少なくなる。これにより、冷凍サイクル中を循環する冷媒の循環量が適正化されるため、冷房性能が向上する。
【００６２】
また、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量が冷房負荷に対して不足している場合には、エバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう低圧側冷媒のスーパーヒート（ＳＨ）が過大となるため、冷媒−冷媒熱交換器５での熱交換量が小さくなる。このとき、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が小さくなる。
【００６３】
したがって、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が小さくなると、第１圧力室３１の内部圧力が第２圧力室３２の内部圧力よりも上がり、ダイヤフラム７５および作動棒７９が図示上方側に変位することで、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度が開弁方向に駆動されて、絞り孔６７が開き気味となる。すなわち、サブクール（ＳＣ）が小さくなる程、逆サブクール制御弁６のバルブ６９の弁開度が大きくなるので、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量が多くなる。これにより、エバポレータ７の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）が小さくなり、冷媒−冷媒熱交換器５での内側の第１冷媒熱交換流路５３内を流れる高圧冷媒と外側の第２冷媒熱交換流路５４内を流れる低圧側冷媒との熱交換量が向上する。
【００６４】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイクルにおいては、サブクールコンデンサ４の過冷却器４７より流出してエバポレータ７に向かう高圧側の液冷媒とエバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう気液二相状態の低圧側冷媒とを２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器５にて熱交換させることで、エバポレータ７の性能、特にエバポレータ７の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）および乾き度を逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）にフィードバックできる。すなわち、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量をサブクール（ＳＣ）に応じて調整することで、間接的にエバポレータ７の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）および乾き度を制御することができる。これにより、エバポレータ７の空気冷却性能、つまり車室内の冷房性能を向上することができる。
【００６５】
また、絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側の冷媒状態のみでバルブ６９、ダイヤフラム７５および作動棒７９が作動するように逆サブクール制御弁６が構成されているため、従来の温度作動式膨張弁１０４よりも構造を簡素化することができる。従来の温度作動式膨張弁１０４では、高圧側冷媒流路と低圧側冷媒流路とをブロック内に形成する必要があるが、本実施形態の逆サブクール制御弁６では、エバポレータ７の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）を検知する感温筒１０６を有しない構成であるため、ブロックジョイント９内には少なくとも第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５のみが設けられていれば、逆サブクール制御弁６が作動可能となる。また、逆サブクール制御弁６を第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５中に挿入することにより、逆サブクール制御弁６と外部との間の冷媒の漏洩を防止するための外部シール構造が不要となるので、更に逆サブクール制御弁６の構造を簡略化できる。
【００６６】
また、温度作動式膨張弁１０４では、冷凍サイクルを循環する冷媒循環量を調整してエバポレータ１０５の出口側のスーパーヒート（ＳＨ）を制御するものであるから、エバポレータ１０５の冷媒蒸発通路にスーパーヒート領域を持たせることが必要となり、エバポレータ１０５の性能を最大に利用することができないが、本実施形態の冷凍サイクルでは、エバポレータ７の出口側の冷媒状態をサブクール量により任意に調整することができる。これにより、エバポレータ７の空気冷却性能、つまり車室内の冷房性能を向上することができる。
【００６７】
また、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が小さくなる程、エバポレータ７の出口側の冷媒に乾き度を持たせることができるので、サブクールコンデンサ４の過冷却器４７より流出してエバポレータ７に向かう高圧側の液冷媒とエバポレータ７より流出してコンプレッサ３に向かう気液二相状態の低圧側冷媒との熱交換量が大きくなり、高圧側冷媒が低圧側冷媒によって過冷却され易く、低圧側冷媒が高圧側冷媒によって過熱され易くなる。これにより、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）を大きくすることができるので、エバポレータ７の性能の向上と冷媒−冷媒熱交換器５での熱交換量の向上とを両立させることができる。
【００６８】
また、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が小さくなる程、エバポレータ７の出口側の冷媒に乾き度を持たせることができるので、コンプレッサ３内で発生する異音がエバポレータ７へ伝わり難くなり、空調ケース２内に設置されたエバポレータ７から車室内へ伝波する騒音や振動を抑制できる。また、逆サブクール制御弁６を、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１とエバポレータ７の入口配管３５とを接続するブロックジョイント９内に形成される第１冷媒流路２５の高圧側冷媒流路５５中に組み込むことにより、逆サブクール制御弁６をブロックジョイント９の外部に設置するものと比較して、逆サブクール制御弁６の車両への搭載性を向上することができる。
【００６９】
また、冷媒−冷媒熱交換器５よりも冷媒の流れ方向の下流側で、且つエバポレータ７よりも冷媒の流れ方向の上流側に逆サブクール制御弁６を接続することにより、冷媒−冷媒熱交換器５内で過冷却された高圧側の液冷媒が逆サブクール制御弁６の絞り孔６７に供給されることになるので、気液二相状態の冷媒が絞り孔６７に流入するものと比べて逆サブクール制御弁６内で発生する異音を抑制することができ、高圧側冷媒が逆サブクール制御弁６の絞り孔６７を通過する際に気液二相状態の冷媒を作り易く、エバポレータ７の空気冷却性能、つまり車室内の冷房性能を向上することができる。
【００７０】
本実施形態では、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１と第２冷媒流路管５２とが内部を流れる冷媒同士が熱交換可能に近接配置されている。具体的には、円形状の断面を有する第１冷媒流路管５１の周囲を、円環形状の断面を有する第２冷媒流路管５２が取り囲むように２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器５とすることにより、冷媒−冷媒熱交換器５の体格を小型化でき、設置箇所に冷媒−冷媒熱交換器５を搭載する際の搭載性を向上できるので、自動車等の車両のエンジンルームに冷媒−冷媒熱交換器５を設置する場合の設置スペースを縮小化することができる。
【００７１】
［第２実施形態の構成］
図７および図８は本発明の第２実施形態を示したもので、図７は車両用空調装置の冷凍サイクルを示した図で、図８は車両用空調装置の空調ユニットを示した図である。
【００７２】
本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイクルは、通常の冷房サイクルと、ホットガスサイクルと、通常の冷房サイクルとホットガスサイクルとを切り替える切替用電磁弁１０とを備えている。なお、５０はサブクールコンデンサ４の冷媒の流れ方向の下流側と切替用電磁弁１０の冷媒の流れ方向の上流側との間に接続した逆止弁である。この逆止弁５０を切替用電磁弁１０に一体的に内蔵しても良い。
【００７３】
通常の冷房サイクルとは、コンプレッサ３の吐出口より吐出された高圧側のガス冷媒を、サブクールコンデンサ４（冷媒凝縮器４６→レシーバ４５→過冷却器４７）→冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１→逆サブクール制御弁６→エバポレータ７→冷媒−冷媒熱交換器５の第２冷媒流路管５２→アキュムレータ２１を経て、コンプレッサ３の吸入口に戻すようにした冷媒回路（第１冷凍サイクル）である。
【００７４】
また、ホットガスサイクルとは、コンプレッサ３の吐出口より吐出された高圧側のガス冷媒を、サブクールコンデンサ４を迂回させて、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１→逆サブクール制御弁６→エバポレータ７→冷媒−冷媒熱交換器５の第２冷媒流路管５２→アキュムレータ２１を経て、コンプレッサ３の吸入口に戻すようにした冷媒回路（第２冷凍サイクル）である。
切替用電磁弁１０は、仮にエアミックスドア２４の開度がＭＡＸ・ＨＯＴ時、外気温度、エンジン冷却水温、エバポレータ７に吸い込まれる吸込空気温度、エバポレータ７の下流直後の空気温度が所定値以下に低い時に、通常の冷房サイクルからホットガスサイクルに切り替えるサイクル切替手段である。
【００７５】
ここで、図９は車両用空調装置の冷凍サイクルの比較例を示した図である。この冷凍サイクルには、通常の冷房サイクルからホットガスサイクルに切り替える切替用電磁弁１０７と、温度作動式膨張弁１０４とが設置されている。なお、温度作動式膨張弁１０４としては、直方体形状のブロックの中に膨張弁本体と感温筒１０６とを組み込んだ所謂ブロック型（ボックス型）膨張弁が用いられている。また、１０８は逆止弁で、１０９はアキュムレータである。また、１１３はバイパス配管１１０中に設けられて、ホットガスサイクル時にエバポレータ１０５に向かう冷媒を減圧する、例えばφ２．５ｍｍ程度の固定絞りである。ここで、逆止弁１０８および固定絞り１１３を切替用電磁弁１０７に一体的に内蔵しても良い。
【００７６】
［第２実施形態の特徴］
自動車等の車両の車室内を冷房する際には、例えば図７に示したように、内外気切替ドア１３によって、吸込口モードが外気吸込口１１を全開し、且つ内気吸込口１２を全閉する外気導入（ＦＲＳ）モードに切り替えられ、また、吹出口切替ドア１７、１８によって、吹出口モードがＦＯＯＴ吹出口１６を全開し、且つＤＥＦ吹出口１４およびＦＡＣＥ吹出口１５を全閉するフット（ＦＯＯＴ）モードに切り替えられる。このとき、エアミックスドア２４は、車両乗員によって設定される設定温度に応じた吹出温度となるように所定の開度（例えばＭＡＸ・ＨＯＴ）だけ開かれる。
【００７７】
一方、冷凍サイクルにおいては、切替用電磁弁１０によって通常の冷房サイクルからホットガスサイクルに切り替えることにより、コンプレッサ３より吐出された高温、高圧側冷媒が、サブクールコンデンサ４を迂回した後に、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１、逆サブクール制御弁６の絞り孔６７を経てエバポレータ７内に流入する。そして、エバポレータ７にて空調ユニット１の空調ケース２内を流れる空気と高温、高圧側冷媒とを熱交換させることで、空調ケース２内を流れる空気を加熱することにより、エンジン始動時またはエンジン始動直後の温水式ヒータ８の暖房能力を補助することができる。
【００７８】
また、逆サブクール制御弁６は、絞り孔６７よりも冷媒の流れ方向の上流側のサブクール（ＳＣ）が取れない時に、バルブ６９が全開となるため、切替用電磁弁１０によって通常の冷房サイクルからホットガスサイクルに切り替えて作動させた場合（サブクール＝０℃）でも、サブクールコンデンサ１０２および逆サブクール制御弁６をバイパスさせる必要がなく、冷凍サイクル中に図９のバイパス配管１１０が不要となり、冷凍サイクルの構成を簡素化することができる。但し、逆サブクール制御弁６の全開時の弁孔径をホットガスサイクル時に必要な絞り径（例えばφ２．４ｍｍ）とする。なお、通常のレシーバサイクルでは、図９に示したように、バイパス配管１１０が必要となり、車両への搭載性が悪く、コストアップとなるが、本実施形態では、このような不具合はない。
【００７９】
［他の実施形態］
本実施形態では、可変絞り弁を、サブクールが大きい程、あるいはサブクールが所定値以上に大きくなった際に、絞り孔６７の開口面積または絞り開度またはバルブ６９のリフト量を小さくし、また、サブクールが小さい程、あるいはサブクールが所定値以下に小さくなった際に、絞り孔６７の開口面積または絞り開度またはバルブ６９のリフト量を大きくする逆サブクール制御弁６によって構成しているが、サブクールまたは冷媒温度を検知する冷媒温度検知手段を有し、この冷媒温度検知手段によって検知したサブクールまたは冷媒温度が大きい程、絞り孔６７の開口面積または絞り開度またはバルブ６９のリフト量を小さくし、また、サブクールまたは冷媒温度が小さい程、絞り孔６７の開口面積または絞り開度またはバルブ６９のリフト量を大きくする電動モータ式または電磁式の流量制御弁を使用しても良い。
【００８０】
本実施形態では、冷媒凝縮器４６、レシーバ４５および過冷却器４７を一体化したサブクールコンデンサ（受液器一体型冷媒凝縮器）４の出口側と冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１の入口側とを接続しているが、冷媒凝縮器４６とは別途設けたレシーバ４５の液冷媒出口と冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１の入口側とを接続しても良い。つまり、冷媒−冷媒熱交換器５の第１冷媒流路管５１内で高圧側冷媒が過冷却されるため、過冷却器４７を廃止しても良い。
【００８１】
本実施形態では、冷媒−冷媒熱交換器として、サブクールコンデンサ４より流出してエバポレータ７へ向かう高圧側冷媒が流れる第１冷媒流路管５１の外周面を、エバポレータ７より流出してコンプレッサ３へ向かう低圧側冷媒が流れる第２冷媒流路管５２が取り囲むように配設された２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器５を採用したが、冷媒−冷媒熱交換器として、エバポレータ７より流出してコンプレッサ３へ向かう低圧側冷媒が流れる第２冷媒流路管５２の外周面を、サブクールコンデンサ４より流出してエバポレータ７へ向かう高圧側冷媒が流れる第１冷媒流路管５１が取り囲むように配設された２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器５を採用しても良い。
【００８２】
また、冷媒−冷媒熱交換器として、第１冷媒流路管５１の一端面（第２冷媒流路管５２に対する対向面）に第２冷媒流路管５２の他端面（第１冷媒流路管５１に対する対向面）が冷媒同士が熱交換可能なように密着させた２層式の冷媒−冷媒熱交換器を採用しても良い。また、第１冷媒流路管５１と第２冷媒流路管５２とが内部を流れる冷媒同士が熱交換可能なように隣接または近接して配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の冷凍サイクルを示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】車両用空調装置の空調ユニットを示した構成図である（第１実施形態）。
【図３】２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器の端末接合部に一体化された直方体形状の箱状体内に組み込まれた逆サブクール制御弁を示した断面図である（第１実施形態）。
【図４】（ａ）は２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器を示した断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（第１実施形態）。
【図５】逆サブクール制御弁を示した断面図である（第１実施形態）。
【図６】（ａ）は車両用空調装置の冷凍サイクルのモリエル線図、（ｂ）は車両用空調装置の冷凍サイクルを示した構成図である（第１実施形態）。
【図７】車両用空調装置の空調ユニットを示した構成図である（第２実施形態）。
【図８】車両用空調装置の冷凍サイクルを示した構成図である（第２実施形態）。
【図９】車両用空調装置の冷凍サイクルを示した構成図である（比較例）。
【図１０】（ａ）はサブクールコンデンサを有する冷凍サイクルを示した構成図で、（ｂ）は２重管構造の冷媒−冷媒熱交換器を有する冷凍サイクルを示した構成図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１  空調ユニット
２  空調ケース
３  コンプレッサ（冷媒圧縮機）
４  サブクールコンデンサ
５  冷媒−冷媒熱交換器
６  逆サブクール制御弁（可変絞り弁）
７  エバポレータ（冷媒蒸発器）
９  ブロックジョイント（配管継ぎ手、ブロック）
１０  切替用電磁弁（サイクル切替手段）
２５  第１冷媒流路
２６  第２冷媒流路
３１  第１圧力室
３２  第２圧力室
３５  入口配管
４５  レシーバ（受液器）
４６  冷媒凝縮器
４７  過冷却器
５１  第１冷媒流路管
５２  第２冷媒流路管
５５  高圧側冷媒流路
５６  低圧側冷媒流路
６７  絞り孔（弁孔）
６８  バルブハウジング
６９  バルブ（弁体）
７５  ダイヤフラム（弁体駆動手段）
７７  スプリング（弁体付勢手段）
７９  作動棒（弁体駆動手段、棒状体）
【図１】
2004190875.tif 000003
【図２】
2004190875.tif 000004
【図３】
2004190875.tif 000005
【図４】
2004190875.tif 000006
【図５】
2004190875.tif 000007
【図６】
2004190875.tif 000008
【図７】
2004190875.tif 000009
【図８】
2004190875.tif 000010
【図９】
2004190875.tif 000011
【図１０】
2004190875.tif 000012