(57)【要約】【課題】  可変容量コンプレッサ１とクロスチャージ式膨張弁５との組み合せた冷凍サイクルでの容量可変制御領域において、冷凍能力を向上且つ安定させる。【解決手段】  可変容量コンプレッサ１とクロスチャージ式膨張弁５とを組み合せた冷凍サイクルにおいて、クロスチャージ式膨張弁５にて減圧される前の高圧冷媒と可変容量コンプレッサ１に吸引される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器７を設けた。  これにより、高圧側冷媒と低圧側冷媒とが内部熱交換器７にて熱交換することにより、クロスチャージ式膨張弁５入口での過冷却度を増大できると共に、蒸発器６出口での冷媒状態が液戻りして二相状態となっても高圧側冷媒により加熱されるため、蒸発器６出口での冷媒状態に対する冷房能力の安定領域が広くなる。つまり、可変容量コンプレッサ１の容量可変制御領域で液戻りしても能力低下を防いで安定に保つことができる。【選択図】    図１
2005226885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置であり、
冷媒を吸入圧縮すると共にその圧縮容量を可変する可変容量圧縮機（１）と、
前記可変容量圧縮機（１）が吐出した高圧冷媒の熱を放熱する放熱器（２）と、
前記放熱器（２）にて冷却された冷媒を減圧膨脹させるクロスチャージ式膨張弁（５）と、
前記クロスチャージ式膨張弁（５）で減圧された冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（６）と、
前記クロスチャージ式膨張弁（５）にて減圧される前の高圧冷媒と前記可変容量圧縮機（１）に吸引される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（７）とを備えていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍装置。
【請求項２】
前記放熱器（２）として、液相となった冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高めるための過冷却器（４）を備える過冷却放熱器（２）としたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。
【請求項３】
前記内部熱交換器（７）として、一方の内筒管（７ａ）が他方の外筒管（７ｂ）内に構成された二重管（７）を用いたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置に関するものであり、車両用空調装置などに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮式冷凍装置は、周知の如く、膨張弁にて液相冷媒を減圧し、低圧となった冷媒を蒸発させることにより吸熱し、蒸発して気相となった冷媒を圧縮機にて断熱圧縮してその温度を上昇させて蒸発時に吸熱した熱を放熱するものである。また、この蒸気圧縮式冷凍装置を車両用空調装置などに適用した場合、圧縮機を駆動する車両走行用エンジンの回転数変動を吸収すると共に冷房負荷に応じた圧縮容量に可変するため、可変容量圧縮機が用いられるのが一般的である。
【０００３】
更に、可変容量圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍装置では、容量可変制御領域での圧縮機への潤滑オイルの戻り性を確保するため、クロスチャージ式膨張弁と組み合されることが多い。図７は、膨張弁の感温部温度と低圧圧力との関係を示すグラフである。クロスチャージ式膨張弁とは、図７にも示すように感温部分の圧力特性を、冷凍サイクル使用冷媒の飽和圧力特性よりも勾配を緩くしたものである。
【０００４】
ガスチャージ方式では、感温部内に使用冷媒とは異なるガスを封入することでクロスチャージとなる（この場合、ガスクロスチャージ方式と称する。）。クロスチャージ式膨張弁を使用すると、温度が低い低負荷時では感温高圧力がノーマルチャージ方式よりも高くなるため、液戻りが生じ易い。これを利用して、最近では可変容量圧縮機の小容量時のオイル戻りを確保するために便用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８は、冷媒の過熱度と冷凍能力との関係を示すグラフである。しかしながら、上記した可変容量圧縮機とクロスチャージ式膨張弁との組み合せた冷凍サイクルにおける容量可変制御領域では液バック状態となって冷凍能力の低下を引き起こしていた（図８の従来サイクル参照）。つまり、能力安定領域からはずれたところで制御していた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、可変容量圧縮機とクロスチャージ式膨張弁との組み合せた冷凍サイクルでの容量可変制御領域において、冷凍能力を向上且つ安定させることのできる蒸気圧縮式冷凍装置を提供することにある。
【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、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置であり、冷媒を吸入圧縮すると共にその圧縮容量を可変する可変容量圧縮機（１）と、可変容量圧縮機（１）が吐出した高圧冷媒の熱を放熱する放熱器（２）と、放熱器（２）にて冷却された冷媒を減圧膨脹させるクロスチャージ式膨張弁（５）と、クロスチャージ式膨張弁（５）で減圧された冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（６）と、クロスチャージ式膨張弁（５）にて減圧される前の高圧冷媒と可変容量圧縮機（１）に吸引される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（７）とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、高圧側冷媒と低圧側冷媒とが内部熱交換器（７）にて熱交換することにより、クロスチャージ式膨張弁（５）入口での過冷却度を増大できると共に、蒸発器（６）出口での冷媒状態が液戻りして二相状態となっても高圧側冷媒により加熱されるため、蒸発器（６）出口での冷媒状態に対する冷房能力の安定領域が広くなる。つまり、可変容量圧縮機（１）の容量可変制御領域で液戻りしても能力低下を防いで安定に保つことができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、放熱器（２）として、液相となった冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高めるための過冷却器（４）を備える過冷却放熱器（２）としたことを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、過冷却器（４）を備える過冷却放熱器（２）と組み合せても同様の効果を得ることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、内部熱交換器（７）として、一方の内筒管（７ａ）が他方の外筒管（７ｂ）内に構成された二重管（７）を用いたことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、単純な構造で熱交換が可能であるうえ、車両用空調装置などに搭載した場合に省スペース効果を得ることができる。また、車両などへの組付けも容易となる。因みに、上記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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における蒸気圧縮式冷凍装置の構成模式図である。尚、本実施形態は、本発明の蒸気圧縮式冷凍装置を車両用空調装置に適用した例として説明する。図１中の１は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、本実施形態では、車両の走行用エンジンに組み付けられてこのエンジンから動力を得て稼動する。また、本発明では圧縮容量を可変することのできる可変容量圧縮機（以下、可変容量コンプレッサと記す）を用いている。
【００１２】
図２は本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係る可変容量コンプレッサ１の構造を示す断面図であり、最少容量運転時の状態を示している。図２中の１３０は、アルミニウム合金製のリヤハウジング（ハウジング）で、内部にシリンダ１３１が複数形成されている。本実施形態においては、シリンダ１３１は同心円上に６ヶ所、など間隔に離れて配置されている。このシリンダ１３１内にはピストン１３２が摺動自在に配置されている。ピストン１３２は、シリンダ１３１との間で良好な摺動が生じるよう、表面処理が施されている。
【００１３】
図２中の１３３は、リヤハウジング１３０に対してＯリングを介して気密配置されるフロントハウジング（ハウジング）である。このフロントハウジングもアルミニウム合金より形成されており、内部に斜板１０１を保持する制御圧力室１３４を形成している。シャフト１００は、このフロントハウジング１３３およびリヤハウジング１３０にそれぞれベアリング１３５および１３６を介して回転自在に保持されている。シャフト１００の一端は、フロントハウジング１３３のボス部１３７より外方に露出しており、この露出部にはプーリ１３８のハブ１３９がボルト１４０により固定されている。
【００１４】
プーリ１３８は、上述したフロントハウジング１３３のボス部１３７の外面に、ベアリング１４１を介して回転自在に配置されている。このプーリ１３８は、図示しないＶベルトを介して車両走行用エンジンの回転力を受けるようになっている。従って、フロントおよびリヤハウジング１３３・１３０も、車両走行用エンジンの側面に取り付けられている。
【００１５】
鉄製のシャフト１００に対して鉄製のラグプレート（プレート）１１０が圧入固定されている。従って、ラグプレート１１０はシャフト１００と一体に、フロントハウジング１３３の制御圧力室１３４内で回転するようになっている。このラグプレート１１０は、スラストベアリング１４２によって支持されており、このスラストベアリング１４２を介して軸方向の荷重をフロントハウジング１３３で受けつつ、制御圧力室１３４内で回転することとなる。
【００１６】
斜板１０１はシャフト１００の外周に、その傾斜角度θ（図３に図示）を可変することが出来る様に取り付けられている。具体的には、斜板１０１の駆動ピン（斜板側ピン部、ヒンジ機構）１０２が、ラグプレート１１０の駆動孔（プレート側孔部、ヒンジ機構）１１１の内面に接触して、ラグプレート１１０の回転を斜板１０１に伝達するようになっている。そして、斜板１０１とシャフト１００との間には、所定のクリアランスが形成されており、このクリアランスを利用してシャフト１００の外面に沿って斜板１０１が移動できるようになっている。
【００１７】
フロントハウジング１３３と斜板１０１との間にはフロント側スプリング１５０が配設されており、このフロント側スプリング１５０は斜板１０１の傾斜角度θを小さくする方向、換言すれば斜板１０１が立ち上がりピストン１３２の往復ストロークが小さくなる方向の荷重を付勢する。逆に、リヤハウジング１３０と斜板１０１との間にはリヤ側スプリング１５１が配設されている。このリヤ側スプリング１５１は、斜板１０１の傾斜角度θを大きくする方向、換言すれば斜板１０１がシャフト１００に対して傾斜してピストン１３２の往復ストロークが大きくなる方向の荷重を付勢している。
【００１８】
図２中の１５２は、リヤハウジング１３０の後方に配置されたエンドハウジングで、内部に吸入通路１５３が形成されている。また、このエンドハウジング１５２内には、制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃを切替制御する電磁弁１５４が配置されている。すなわち、図示しないが制御圧力室１３４と電磁弁１５４との間には制御圧通路が形成されており、この制御圧通路を介して制御圧力室１３４へ供給される圧力を、吸入通路１５３側の吸入圧Ｐｓと、吐出室１５５側の吐出圧Ｐｄとの間で切り替えるようになっている。
【００１９】
上述した斜板１０１とピストン１３２との間は、球面シュー１６０・１６１により動力伝達が行われる。球面シュー１６０・１６１は斜板１０１の両面を鋏持し、この両面に配置された状態で両シュー１６０・１６１の外形が球になるようになっている。従って、斜板１０１とピストン１３２との間の傾斜角度θが可変しても、斜板１０１の往復ストロークは球面シュー１６０・１６１を介して確実にピストン１３２に伝わるようになる。また球面シュー１６０・１６１の斜板１０１側の面にはテーパー部１６２・１６３が形成されており、球面シュー１６０・１６１と斜板１０１との間に潤滑油が良好に供給されるようになっている。
【００２０】
またシャフト１００の内部には通路穴１７０が形成されており、この通路穴１７０は、フロント側ベアリング１３５近傍に開口した連通孔１７１を介して制御圧力室１３４とつながっている。また通路穴１７０の端面は吸入圧室１７２に開口している。従って、制御圧力室１３４内の冷媒は、この通路穴１７０を介して吸入室１７２側に吸引される。但し、この冷媒吸引が過大とならないよう制御圧力室１３４と連通孔１７１との間は通路が絞られている。
【００２１】
リヤ側スプリング１５１と斜板１０１との間には、スプリングの荷重が部分的に斜板１０１に当たるように偏当り部材１８０が配置されている。この偏当り部材１８０は、リヤ側スプリング１５１端面のうち一部分のみが偏当り部材１８０を介して斜板１０１に当接できるようになっている。
【００２２】
次に、上記構成よりなる可変容量コンプレッサ１の作動を説明する。図示しない車両走行用エンジンが回転駆動すると、その回転を図示しないＶベルトを介してプーリ１３８が受ける。このプーリ１３８の回転はハブ１３９を介してシャフト１００に伝達され、シャフト１００はハウジング１３３・１３０内でベアリング１３５および１３６に支持されて回転する。この回転はシャフト１００に圧入されたラグプレート１１０に伝達され、ラグプレート１１０も制御圧力室１３４内で回転することになる。このラグプレート１１０の回転が、駆動孔１１１および駆動ピン１０２を介して斜板１０１に伝達され、斜板１０１も制御圧力室１３４内で回転する。
【００２３】
この斜板１０１の回転は、球面シュー１６０・１６１を介してピストン１３２に伝達される。斜板１０１の周方向の動きは、球面シュー１６０・１６１が斜板外周を滑動することにより逃がされ、斜板１０１がシャフト１００に対して傾斜して生じる往復ストロークのみがピストン１３２に伝達される。この結果、ピストン１３２は斜板１０１の傾斜角度θに応じた往復ストロークでシリンダ１３１内を往復運動することになる。
【００２４】
この往復運動に伴い、車両用空調装置の図示しない冷媒蒸発器側より吸入された低温低圧の冷媒が、吸入通路１５３から吸入室１７２を経てシリンダ１３２内に吸入される。そして、ピストン１３２の往復ストロークに伴ってシリンダ１３１内の冷媒が圧縮され、冷媒圧力が吐出室１５５側の圧力Ｐｄよりも高くなると、図示しない吐出弁を開いて冷媒が吐出室１５５側に吐出される。
【００２５】
ここで、斜板１０１の傾斜角度θは、もっぱら制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃによりコントロールされることになる。制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃが高くなると、圧力バランスよりピストン１３２が制御圧力室１３４側へ移動しづらくなる。すなわち、制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃが高くなれば、ピストン１３２の往復ストロークは小さくなり、逆に制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃが低くなればピストン１３２の往復ストロークが大きくなって斜板１０１の傾斜角度θは大きくなる。
【００２６】
このように制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃを制御することで、斜板１０１の傾斜角度θ、ひいてはピストン１３２の往復ストロークが制御できる。制御圧力室１３４内の圧力制御は電磁弁１５４によって行われる。この電磁弁１５４はノーマルオープンタイプの電磁弁を用いており、電磁弁１５４が励磁しない状態では、吐出室１５５側の高圧が制御圧力室１３４内に供給されることになる。すなわち、電磁弁１５４を励磁しない状態では制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃが高まり、斜板１０１の傾斜角度θが小さくなってピストン１３２は最小容量運転を行う。
【００２７】
また逆に、電磁弁１５４を励磁することにより吸入圧室１７２と制御圧力室１３４が連通する。これにより制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃを低下させ、斜板１０１の傾斜角度θを大きくすると共にピストン１３２の往復ストロークを大きくし、コンプレッサの容量を増大させる。図３は、制御圧力室１３４内の圧力Ｐｃを低下させることにより、斜板１０１の傾斜角度θを大きくしてコンプレッサの吐出容量を最大とした状態を示している。
【００２８】
２は、可変容量コンプレッサ１から吐出された高圧冷媒と外気とを熱交換して高圧冷媒を冷却して凝縮させる放熱器（高圧側熱交換器）である。尚、本実施形態では、高圧冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力未満としているので、放熱器２にて冷媒は、気相冷媒から液相冷媒に相変化しながらそのエンタルピを低下させる。
【００２９】
３は、放熱器２から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄える気液分離器（以下、レシ−バと記す）であり、４はレシ−バ３から供給された液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高める過冷却器（以下、サブク−ラと記す）である。尚、本実施形態では、凝縮器を成す放熱器２にレシ−バ３部分とサブク−ラ４部分とを一体に形成した過冷却放熱器（以下、サブクールコンデンサと記す）２を用いている。
【００３０】
５は、サブクールコンデンサ２から供給される高圧冷媒を減圧する減圧手段の膨張弁であり、本実施形態では、蒸発器６の出口側の冷媒過熱度に基づいて絞り開度を調節する可変絞り部と冷媒過熱度を検出する感温部とが一体化された温度式膨張弁を採用している。更に、本発明では容量可変制御領域での可変容量コンプレッサ１への潤滑オイルの戻り性を確保するため、クロスチャージ式膨張弁５を用いている。クロスチャージ式膨張弁５とは、図７にも示すように感温部分の圧力特性を、冷凍サイクル使用冷媒の飽和圧力特性よりも勾配を緩くしたものであり、後述する感温部内に使用冷媒とは異なるガスを封入してクロスチャージとしている。図４は、本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係るクロスチャージ式膨張弁５の構造を示す断面図である。
【００３１】
本実施形態のクロスチャージ式膨張弁５は、いわゆるボックス型と呼ばれるタイプのものである。クロスチャージ式膨張弁５は、弁ブロックＢ、エレメント部Ｅ、伝熱部８、伝達ロッド９、およびボール弁１０などより構成されている。弁ブロックＢは、例えばアルミニウム製で略直方体形状に設けられ、第１の冷媒通路１１と第２の冷媒通路１２を有している。
【００３２】
第１の冷媒通路１１は、後述する内部熱交換器７の出口側に接続される流入ポート１１ａ、蒸発器６の入口側に接続される流出ポート１１ｂ、および流入ポート１１ａ側と流出ポート１１ｂ側とを連通する連通孔１１ｃを有し、この連通孔１１ｃの入口側（流入ポート１１ａ側）に円錐状のシート面１１ｄが設けられている。第２の冷媒通路１２は、蒸発器６の出口側に接続される流入ポート１２ａ、再度内部熱交換器７の異なる冷媒流路の入口側に接続される流出ポート１２ｂ、および流入ポート１２ａと流出ポート１２ｂとを連通し、伝熱部８へも連通する連通路１２ｃを有している。
【００３３】
エレメント部Ｅは、可撓性のある薄い金属板から成るダイヤフラム１３と、このダイヤフラム１３を挟持する受け部１４と蓋部１５とを具備し、弁ブロックＥの上部にパッキン１６を介して螺子結合される。受け部１４と蓋部１５は、例えばＴＩＧ溶接により接合され、ダイヤフラム１３と蓋部１５とでダイヤフラム室１７を形成している。
【００３４】
このダイヤフラム室１７には、冷凍サイクルに使用される冷媒ガスと異なる種類の飽和ガスが封入されている。尚、蓋部１５には、ダイヤフラム室１７に飽和ガスを入れるための孔が開けられており、飽和ガスを入れた後、プラグ１８によって気密に閉塞されている。また、このエレメント部Ｅを構成する各部品（ダイヤフラム１３、受け部１４、蓋部１５およびプラグ１８）は、全て同一の金属材料（例えばステンレス）を使用して形成されている。
【００３５】
伝熱部８は、熱伝導率の高い金属材料（例えばアルミニウムまたは黄銅など）を使用して円柱状に形成されている。そして、円柱状の上面は下方からの後述する付勢力を受けてダイヤフラム１３の下面に密着しており、第２の冷媒通路１２を流れる冷媒（蒸発器６で蒸発した気相冷媒）の温度変化をダイヤフラム１３に伝達すると共に、円柱状の下面には伝達ロッド９が当接しており、ダイヤフラム１３の変位を伝達ロッド９と協同してボール弁１０に伝達するものである。
【００３６】
伝達ロッド９は、伝熱部８の下部に配されて、弁ブロックＥに摺動自在に保持されている。その上端部は伝熱部８の下面に当接すると共に、第２の冷媒通路１２（連通路１２ｃ）を上下方向に貫通し、第１の冷媒通路１１の連通孔１１ｃ内部に挿通され、下端部は円錐状のシート面１１ｄに押し当たるボール弁１０の上面に当接している。また、上下方向に摺動自在に嵌挿されている伝達ロッド９に対して、第１の冷媒通路１１と第２の冷媒通路１２との間の弁ブロックＥ部にはＯリング１９によるシール部が設けられている。
【００３７】
ボール弁１０は、図４に示すように、連通孔１１ｃの入口側に配されて、伝達ロッド９と弁受け部材２１との間に保持され、シート面１１ｄに着座することで連通孔１１ｃを閉じ、シート面１１ｄから離脱（リフト）することで連通孔１１ｃを開くことができる。このボール弁１０は、図４において、ダイヤフラム１３を下方へ押し下げる力（ダイヤフラム室１７の圧力−ダイヤフラム１３の下側に作用する冷媒蒸気の圧力）と弁受け部材２１を介してボール弁１０を図４の上方へ付勢するスプリング２２の荷重とが釣り合った位置に静止している。
【００３８】
スプリング２２は、弁ブロックＥの下端部に取り付けられた調節螺子２３と弁受け部材２１との間に配され、弁受け部材２１を介してボール弁１０を図４の上方（弁開度が小さくなる方向）へ付勢している。調節螺子２３は、ボール弁１０の開弁圧（ボール弁１０を付勢するスプリング２２の荷重）を調節するもので、Ｏリング２４を介して弁ブロックＥの下端部に螺子結合されている。
【００３９】
次に、クロスチャージ式膨張弁５の作動を説明する。連通孔１１ｃを通過する冷媒流量は、ボール弁１０の開度、即ちシート面１１ｄに対するボール弁１０の位置（リフト量）によって決定される。そのボール弁１０は、ダイヤフラム１３を図４の下方へ付勢するダイヤフラム室１７の圧力と、ダイヤフラム１３を図４の上方へ付勢するスプリング２２の荷重およびサイクル内の低圧圧力（ダイヤフラム１３の下側に作用する冷媒蒸気の圧力）とが釣り合った位置に移動する。
【００４０】
そこで、蒸発圧力が安定している状態から車室内の温度が上昇し、蒸発器６で急速に冷媒が蒸発すると、蒸発器６出口部の冷媒蒸気の温度（過熱度）が高くなる。これにより、第２の冷媒通路１２を流れる冷媒蒸気の温度変化が伝熱部８およびダイヤフラム１３を介してダイヤフラム室１７に封入されているガスに伝達され、そのガスの温度上昇に伴ってダイヤフラム室１７の圧力が上昇する。
【００４１】
その結果、ダイヤフラム１３が図４の下方へ押し下げられ、伝熱部８および伝達ロッド９を介してボール弁１０が図４の下方へ移動することにより、弁開度が大きくなって蒸発器６へ供給される冷媒流量が増加する。一方、車室内の温度が低下して蒸発器６の出口部の過熱度が低くなると、第２の冷媒通路１２を流れる冷媒蒸気の温度変化がダイヤフラム室１７のガスに伝達され、そのガスの温度低下に伴ってダイヤフラム室１７の圧力が低下する。
【００４２】
その結果、ダイヤフラム１３が図４の上方へ押し上げられてボール弁１０が図４の上方へ移動することにより、弁開度が小さくなって蒸発器６へ供給される冷媒流量が減少する。以上の動作により、通常のサイクル運転時には、蒸発器６で蒸発した冷媒蒸気の温度（過熱度）が例えば略５℃になるように弁開度を調節して、連通孔１１ｃを流れる冷媒流量をコントロールしている。
【００４３】
６は、クロスチャージ式膨張弁５で減圧された液相冷媒を蒸発させる蒸発器（低圧側熱交換器。以下、エバポレータと記す）であり、本実施形態では、車室内に吹き出す空気から吸熱して冷媒を蒸発させることにより車室内に吹き出す空気を冷却し、その吸熱した熱をサブクールコンデンサ２にて室外に放熱している。
【００４４】
７は、クロスチャージ式膨張弁５にて減圧される前の高圧冷媒と可変容量コンプレッサ１に吸引される低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器で、この内部熱交換器７によりクロスチャージ式膨張弁５に流入する冷媒が冷却されて蒸発器６に流入する冷媒のエンタルピが小さくなり、逆に可変容量コンプレッサ１に吸引される冷媒が加熱されて過熱度が大きくなる（図６参照。尚、図６は、蒸気圧縮式冷凍装置におけるｐ−ｈ線図である）。
尚、本実施形態では、内部熱交換器として二重管７にて構成している。
【００４５】
図５の（ａ）は本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係る二重管７の構造模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面である。二重管７は、図５に示すように、高圧冷媒が流れる内筒管７ａおよび低圧冷媒が流れる外筒管７ｂからなる二重管構造の熱交換器である。尚、本実施形態では、内筒管７ａおよび外筒管７ｂを共に円筒としているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、内筒管７ａおよび外筒管７ｂを例えば角筒としてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態での特徴と作用効果について述べる。まず、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置であり、冷媒を吸入圧縮すると共にその圧縮容量を可変する可変容量コンプレッサ１と、可変容量コンプレッサ１が吐出した高圧冷媒の熱を放熱するサブクールコンデンサ２と、サブクールコンデンサ２にて冷却された冷媒を減圧膨脹させるクロスチャージ式膨張弁５と、クロスチャージ式膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させて吸熱するエバポレータ６と、クロスチャージ式膨張弁５にて減圧される前の高圧冷媒と可変容量コンプレッサ１に吸引される低圧冷媒とを熱交換する二重管７とを備えている。
【００４７】
従来は、エバポレータ６の冷媒出口において過熱度が所定範囲となるようにしていたが、これによれば、高圧側冷媒と低圧側冷媒とが二重管７にて熱交換することにより、クロスチャージ式膨張弁５入口での過冷却度を増大できると共に、エバポレータ６出口での冷媒状態が液戻りして二相状態となっても高圧側冷媒により加熱されるため、エバポレータ６出口での冷媒状態に対する冷房能力の安定領域が図８のグラフに示すように広くなる。つまり、可変容量コンプレッサ１の容量可変制御領域で液戻りしても能力低下を防いで安定に保つことができる。
【００４８】
また、放熱器２として、液相となった冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高めるためのサブクーラ４を備えるサブクールコンデンサ２としている。これによれば、サブクーラ４を備えるサブクールコンデンサ２と組み合せても同様の効果を得ることができる。また、内部熱交換器７として、一方の内筒管７ａが他方の外筒管７ｂ内に構成された二重管７を用いている。これによれば、単純な構造で熱交換が可能であるうえ、車両用空調装置などに搭載した場合に省スペース効果を得ることができる。また、車両などへの組付けも容易となる。
【００４９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定するものではない。また、上述の実施形態では、可変容量コンプレッサ1を斜板型で説明し、一般的な可変制御方式についてもコンプレッサ吸入圧力を使って制御する内部可変制御方式と、外部からの信号により電磁弁を作動させて容量を自由に可変制御可能な外部可変方式とがあるが、必要な冷房能力に合わせて容量を可変させる機構を持ったコンプレッサであれば形式を限定するものではない。
【００５０】
また、放熱器２も上述の実施形態に示したサブクールコンデンサ２に限定するものではないし、クロスチャージ式膨張弁５も上述の実施形態に示したボックス型に限定するものではないし、内部熱交換器７の構造も上述の実施形態に示した二重管構造に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態における蒸気圧縮式冷凍装置の構成模式図である。
【図２】本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係る可変容量コンプレッサ１の構造を示す断面図であり、最少容量運転時の状態を示している。
【図３】図２の可変容量コンプレッサ１での最大容量運転時の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係るクロスチャージ式膨張弁５の構造を示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の蒸気圧縮式冷凍装置に係る二重管７の構造模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面である。
【図６】蒸気圧縮式冷凍装置におけるｐ−ｈ線図である。
【図７】膨張弁の感温部温度と低圧圧力との関係を示すグラフである。
【図８】冷媒の過熱度と冷凍能力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…可変容量コンプレッサ（可変容量圧縮機）
２…サブクールコンデンサ（過冷却放熱器、放熱器）
４…サブクーラ（過冷却器）
５…クロスチャージ式膨張弁
６…エバポレータ（蒸発器）
７…二重管（内部熱交換器）
７ａ…内筒管
７ｂ…外筒管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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