(57)【要約】【課題】  熱交換器等の機能部品間を繋ぐ冷媒経路における冷房性能向上が可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】  外気と冷媒とを熱交換し、冷媒を凝縮液化する凝縮器２と、流通する冷媒を凝縮器に導く、冷媒上流側および冷媒下流側の配管１２、２３とを備え、冷媒上流側の配管１２および冷媒下流側の配管２３のうち少なくとも一方の配管は、一方の配管より温度の低い低温部材９に熱的に接触している。なお、低温部材９は、冷凍サイクル装置を搭載する車両側のボディであることが好ましい。【選択図】  図２
2005022611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気と冷媒とを熱交換し、冷媒を凝縮液化する凝縮器と、
流通する冷媒を前記凝縮器に導く、冷媒上流側および冷媒下流側の配管とを備え、
前記冷媒上流側の配管および前記冷媒下流側の配管のうち少なくとも一方の配管は、前記一方の配管より温度の低い低温部材に熱的に接触していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記低温部材は、前記冷凍サイクル装置を搭載する車両側のボディであ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】
前記一方の配管は、振動吸収可能な熱伝達材を介して前記低温部材と接していることを特徴とする請求項１または請求項２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、冷凍サイクル装置に関し、例えば車両用空調装置に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置は、例えば自動車用空調装置に用いられ、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器とを含んで構成されるものが知られている。この種の冷凍サイクル装置は、近年、カーエアコンの効率向上のため、冷房性能向上の要求がある。そのため、凝縮器、蒸発器などの熱交換器等の機能部品は、性能向上のための開発が日々進められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、機能部品以外の部品、例えば機能部品間を繋ぐ配管では、性能低下を防止する技術の開発は進められているが、積極的に性能向上させる構造に対する配慮がなされていない。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、熱交換器等の機能部品間を繋ぐ冷媒経路における冷房性能向上が図れることを目的とする。
【０００５】
また、別の目的は、熱交換器等の機能部品間を繋ぐ冷媒経路における冷房性能向上が可能であるとともに、省スペース化が図れる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１によると、外気と冷媒とを熱交換し、冷媒を凝縮液化する凝縮器と、流通する冷媒を凝縮器に導く、冷媒上流側および冷媒下流側の配管とを備え、冷媒上流側の配管および冷媒下流側の配管のうち少なくとも一方の配管は、一方の配管より温度の低い低温部材に熱的に接触している。
【０００７】
これにより、一方の配管が、流通する冷媒を凝縮器に導く冷媒上流側の配管の場合には、その冷媒上流側配管がこれより温度の低い低温部材に熱的に接触するため、冷媒上流側配管を流れる冷媒と低温部材とで熱交換を行なって、冷媒上流側配管に凝縮器の機能を持たせることが可能である。また、一方の配管が冷媒を凝縮器から送り出す冷媒下流側配管の場合には、冷媒下流側配管が低温部材に熱的に接触するため、冷媒下流側配管を流れる冷媒と低温部材とで熱交換を行なって、冷媒下流側配管に過冷却器の機能を持たせることが可能である。
【０００８】
したがって、冷媒を凝縮器に導く、冷媒上流側配管および冷媒下流側配管のうち少なくとも一方は、一方よりも温度の低い低温部材に熱的に接するので、凝縮器の機能を有する凝縮部および過冷却器の機能を有する過冷却部のうち少なくともいずれかを凝縮器に追加増大させ、結果として冷房性能の向上が図れる。
【０００９】
本発明の請求項２によると、低温部材は、冷凍サイクル装置を搭載する車両側のボディである。
【００１０】
これにより、冷媒上流側配管もしくは冷媒下流側配管と、車両側のボディとの間に隙間をとる必要がなくなり、省スペース化が可能である。
【００１１】
本発明の請求項３によると、一方の配管は、振動吸収可能な熱伝達材を介して低温部材と接している。
【００１２】
これにより、冷媒上流側配管および冷媒下流側配管のうち少なくとも一方と、低温部材とは、振動吸収可能な熱伝達材を介して接触しているため、車両に搭載される圧縮機及び内燃機関の加振力がボディを介して一方の配管に振動伝達されることを阻止することが可能である。また、一方の配管で共振振動が発生したとしても、熱伝達材によって共振振動を低減することが可能である。その結果、冷媒上流側配管および冷媒下流側配管つまり冷却サイクル装置の振動伝達の低減、耐振強度の確保と冷房性能の向上とが両立可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の冷凍サイクル装置を、自動車等の車両用空調装置内の冷凍サイクル装置に適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態を示す冷凍サイクル図である。図２は、図１中の凝縮器の周りの構造を示す外観図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた断面図である。図４は、本発明の実施形態における冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【００１４】
冷凍サイクル装置は、図１に示すように、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、および蒸発器４を含んで構成されている。この冷凍サイクル装置には、冷媒が封入されており、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、および蒸発器４へと、冷媒が順次流れる閉回路が形成されている。なお、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、および蒸発器４は、冷凍サイクル装置の機能部品を構成している。これら機能部品間は、金属製パイプまたはゴム製パイプよりなる冷媒配管によって接続されている。なお、ここで、冷媒配管は、機能部品間を繋ぐ冷媒経路を構成している。
【００１５】
圧縮機１は、冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器である。この圧縮機１は、自動車の走行用内燃機関（図示せず）または冷房専用の補助内燃機関により駆動されるものであって、電磁クラッチ１ａ等を介して内燃機関から駆動力が伝達される。圧縮機は、１回転当りの吐出容量が所定量となる固定容量型の圧縮機とする。なお、図示しない制御装置によって吐出容量が可変にされる可変容量型のものであってもよい。
【００１６】
凝縮器２は、圧縮機１の吐出側に金属製およびゴム製パイプからなる冷媒配管に接続され（図２参照）、外気（詳しくは、図示しない冷却ファンにより送風される空気）との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。この凝縮器２は、例えば、冷媒が流れる扁平チューブ（図示せず）の間にコルゲート状のフィン（図示せず）を介在して接合し、扁平チューブとフィンと複数積層した構成を有する。
【００１７】
凝縮器２を流通する冷媒を凝縮器２に導く冷媒配管は、図１および図２に示すように、圧縮機１から高温高圧に圧縮された冷媒を凝縮器２の入口側に導く冷媒上流側配管（以下、高圧気冷媒配管と呼ぶ）１２と、膨張弁３へ凝縮液化した冷媒が流入するように、凝縮器２の出口側から導かれる冷媒下流側配管（以下、高圧液冷媒配管と呼ぶ）２３とからなる。高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、熱伝導性が比較的優れた金属製パイプとから形成されている。この金属製パイプは、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる。
【００１８】
図１に示すように、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、これら配管１２、２３に比べて温度の低い低温部材９に熱的に接触している。これにより、高圧気冷媒配管１２は、高圧気冷媒配管１２を流れる高温高圧に圧縮された冷媒と低温部材９とで熱交換を行なうことができる。その結果、高圧気冷媒配管１２に、高温高圧に圧縮された冷媒を低温部材との熱交換によって凝縮液化可能な凝縮器の機能を持たせることが可能である。なお、高圧気冷媒配管１２は、凝縮器２と区別して、凝縮部と呼ぶ。なお、ここで、高圧気冷媒配管１２と凝縮器２は、圧縮機１からの高温高圧に圧縮された冷媒を凝縮液化する高圧気冷媒凝縮手段を構成している。また、高圧液冷媒配管２３は、高圧液冷媒配管２３を流れる凝縮液化された冷媒と低温部材９とで熱交換を行なうことができる。その結果、高圧液冷媒配管２３に、凝縮液化された冷媒を低温部材との熱交換によって過冷却可能な過冷却器の機能を持たせることが可能である。なお、高圧液冷媒配管２３は、凝縮器２と区別して、過冷却部と呼ぶ。なお、ここで、高圧液冷媒配管２３と凝縮器２は、冷却され凝縮または凝縮液化された冷媒を過冷却する高圧液冷媒過冷却手段を構成している。
【００１９】
なお、本実施形態では、低温部材９は、図２に示すように、冷凍サイクル装置を搭載する車両側のボディである。これにより、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３と、車両側のボディとの間に隙間をとる必要がなくなり、省スペース化が可能である。なお、ボディの場合、通常６０℃程度以下であり、この低温部材９の温度は、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３の温度と比較して低く形成されている。
【００２０】
さらになお、本実施形態では、図３に示すように、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、それぞれ、振動吸収可能な熱伝達材８を介して低温部材９と接している。これにより、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、それぞれ振動吸収可能な熱伝達材８を介して低温部材（詳しくは、車両側のボディ）９に接触しているため、車両に搭載される圧縮機及び内燃機関の加振力がボディ９を介して冷媒配管１２、２３のそれぞれに振動伝達されることを低減することが可能である。また、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３のうちいずれかで共振振動が発生したとしても、熱伝達材８によって発生した共振振動を吸収することが可能である。その結果、冷媒上流側配管１２および冷媒下流側配管２３つまり冷却サイクル装置の振動伝達の低減、耐振強度の確保と冷房性能の向上とが両立可能である。
【００２１】
膨張弁３は、凝縮器２から凝縮液化した冷媒を減圧膨張させるもので、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧するとともに、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度が所定値になるように絞り開度を制御する温度式膨張弁を採用している。
【００２２】
蒸発器４は、空調ユニット（図示せず）のケース（通風路）内に配置されており、膨張弁３によって減圧膨張された冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機（図示せず）からの空調空気を冷却する熱交換器である。
【００２３】
なお、ケース（通風路）内には、水冷式内燃機関を冷却する冷却水回路（図示せず）に接続し、冷却水（温水）の流れが冷却水回路から分岐、合流するヒータ回路（図示せず）を構成するヒータコア（図示せず）が配置されており、このヒータコアは、送風機によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。
【００２４】
蒸発器４によって冷却された空調空気と、ヒータコアによって加熱された空調空気は、例えばヒータコアに設けられたエアミックスドア（図示せず）の開度に応じてヒータコアを流通する空調空気量が可変に調整されることで、混合率が可変され、車両に搭乗する乗員等によって設定される所定温度に調整される。
【００２５】
上述した構成を有する冷凍サイクル装置の作動を、以下図４に従って説明する。なお、図４はモリエル線図を示し、図中の上方向に凸状の曲線は、凸状の略頂部の臨界点より左側の曲線部は飽和液線を、右側の曲線部は飽和蒸気線を表す。
【００２６】
圧縮機１で圧縮された高温高圧されたガス冷媒（図４中の状態点ａ参照）は、高圧気冷媒配管１２を流通して凝縮器２の入口側へ導かれる。このとき、高圧気冷媒配管１２は、凝縮部として作動し、高温高圧されたガス冷媒を低温部材との熱交換によって冷却し、凝縮させるように作用する（図４中の状態点ａ→状態点ｂ参照）。凝縮器２にこの冷媒が流入すると、凝縮器２内で、冷媒は、各扁平チューブに分配され、フィンによって外気と熱交換されて凝縮液化される（図４中の状態点ｂ→状態点ｃ参照）。さらに、凝縮器２の出口側から流出した凝縮液化された冷媒は、高圧液冷媒配管２３を流通して膨張弁３へ導かれる。このとき、高圧液冷媒配管２３は、過冷却部として作動し、凝縮液化された冷媒を低温部材との熱交換によってさらに冷却し、過冷却するように作用する（図４中の状態点ｃ→状態点ｄ参照）。なお、図４において、過冷却度はＳＣで示される。
【００２７】
そして、温度式膨張弁４を流通する冷媒は、等エンタルピ的に減圧膨張し、蒸発器４へ導かれる（図４中の状態点ｄ→状態点ｅ参照）。蒸発器４にこの冷媒が流入すると、蒸発器４を流通する冷媒は、周囲の空気より熱を奪って（吸熱して）蒸発気化し（図４中の状態点ｅ→状態点ｆ参照）、圧縮機１の吸入側に吸入される。
【００２８】
これにより、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、低温部材９に熱的に接触しているので、過冷却度ＳＣは、従来構成のモリエル線図（図４中の破線）に比べて、これら冷媒配管１２、２３より低温状態（本実施例では、Ｔｉ＝６０℃）にある低温部材９に熱的に接している分だけ、増加する。したがって、冷却サイクル装置の冷房性能の向上が図れる。
【００２９】
なお、温度式膨張弁３であるため、冷媒を等エンタルピ的に減圧するとともに、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度が所定値になるように絞り開度が制御されるので、図４中の状態点ｆは従来構成のモリエル線図の状態点と同じになる。
【００３０】
以上説明した本実施形態によると、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、これら冷媒配管１２、２３に比べて温度の低い低温部材９に熱的に接触しているので、凝縮器２に、それぞれの動作によって機能する凝縮部、過冷却部を追加増大させ、結果として冷房性能の向上が図れる。
【００３１】
なお、以上説明した本実施形態において、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３を、それぞれ低温部材９に熱的に接触する構成で説明したが、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３のうち少なくとも一方の冷媒配管を、低温部材９に熱的に接する構成であればよい。この構成によっても、一方の冷媒配管が高圧気冷媒配管１２である場合には、凝縮器２に、高圧気冷媒配管１２の動作による凝縮部を追加増大させ、過冷却度ＳＣを増加させることができる。また、一方の冷媒配管が高圧液冷媒配管２３である場合には、凝縮器２に、高圧液冷媒配管２３の動作による過冷却部を追加増大させ、過冷却度ＳＣを増加させることができる。
【００３２】
さらになお、以上説明した本実施形態において、低温部材９を冷凍サイクル装置を搭載する車両側のボディとして説明したが、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３より低温状態にあるものであれば、いずれの冷媒配管１２、２３に熱的に接触する相手部材であってもよい。
【００３３】
さらになお、自動車等の車両に搭載される冷凍サイクル装置において、車両に搭載される内燃機関等の加振源と協働して懸架される車両側のボディを、低温部材として使用する場合には、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３は、振動吸収可能な熱伝達材８を介してボディに接触することが好ましい。これにより、加振源の加振力が冷媒配管１２、２３のそれぞれへ振動伝達されることを阻止することが可能である。また、高圧気冷媒配管１２および高圧液冷媒配管２３のうちいずれかで共振振動が発生したとしても、熱伝達材８によって発生した共振振動を吸収することが可能である。したがって、冷媒上流側配管１２および冷媒下流側配管２３つまり冷凍サイクル装置の耐振強度の確保と冷房性能の向上とが両立可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図２】図１中の凝縮器の周りの構造を示す外観図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた断面図である。
【図４】本発明の実施形態における冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧縮機
１２  高圧気冷媒配管（冷媒上流側の配管）
２  凝縮器
２３  高圧液冷媒配管（冷媒下流側の配管）
３  温度式膨張弁（膨張弁）
４  蒸発器
８  熱伝達材
９  低温部材（車両側のボディ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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