(57)【要約】【課題】所定の冷凍能力を維持しつつ冷媒封入密度を低減する。【解決手段】高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルであって、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１の吐出冷媒を冷却する放熱器１２と、放熱器１２の出口側に設けられ、分岐点５２で分岐する第１流路５０および第２流路５１と、放熱器１２出口側の高圧冷媒を減圧する第１減圧手段１４および第２減圧手段２２と、第１流路５０および第１減圧手段１４を通過した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器１５と、第２流路５１および第２減圧手段２２を通過した低圧冷媒を蒸発させる第２蒸発器２３とを備え、第１流路５０の流路長さよりも第２流路５１の流路長さの方が長くなっており、第２流路５１を冷媒流れ方向に２等分する仮想点を中間点５４としたとき、第２減圧手段２２は第２流路５１において中間点５４よりも分岐点５２側に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）の出口側に設けられ、分岐点（５２）で分岐する第１流路（５０）および第２流路（５１）と、
前記放熱器（１２）出口側の高圧冷媒を減圧する第１減圧手段（１４）および第２減圧手段（２２）と、
前記第１流路（５０）および前記第１減圧手段（１４）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、
前記第２流路（５１）および前記第２減圧手段（２２）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２３）とを備え、
前記第１流路（５０）の流路長さよりも前記第２流路（５１）の流路長さの方が長くなっており、
前記第２流路（５１）を冷媒流れ方向に２等分する仮想点を中間点（５４）としたとき、
前記第２減圧手段（２２）は、前記第２流路（５１）において前記中間点（５４）よりも前記分岐点（５２）側に設けられていることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項２】
前記圧縮機（１１）吸入側の低圧冷媒と前記放熱器（１２）出口側の高圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器（１３）を備え、
前記内部熱交換器（１３）のうち前記高圧冷媒を通過させる高圧流路（１３ａ）は、前記放熱器（１２）から前記分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項３】
前記第１減圧手段（１４）が前記第１流路（５０）に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項４】
前記第１減圧手段（１４）が前記放熱器（１２）から前記分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項５】
前記第１減圧手段（１４）が前記高圧流路（１３ａ）から前記分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項６】
前記圧縮機（１１）および前記放熱器（１２）は、車両のエンジンルーム（１）内に配置され、
前記第１蒸発器（１５）は、前記車両の車室（３）内に配置され、
前記第２蒸発器（２３）は、前記車両のトランクルーム（２）内または前記車室（３）内に配置され、
前記第２減圧手段（２２）が前記エンジンルーム（１）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項７】
前記第２減圧手段（２２）から前記第２蒸発器（２３）に至る冷媒流路を構成する冷媒配管（２７）を備え、
前記冷媒配管（２７）は、前記エンジンルーム（１）内から車両床下側に引き出された後に、前記車両床下側から前記トランクルーム（２）内または前記車室（３）内に引き入れられており、
前記冷媒配管（２７）のうち前記車両床下に位置する部位が断熱材に覆われていることを特徴とする請求項６に記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項８】
高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）の出口側に設けられ、分岐点（５２）で分岐する第１流路（５０）および第２流路（５１）と、
前記放熱器（１２）から前記分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられ、前記放熱器（１２）出口側の高圧冷媒を減圧する１個の減圧手段（２２）と、
前記１個の減圧手段（２２）および前記第１流路（５０）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、
前記１個の減圧手段（２２）および前記第２流路（５１）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２３）とを備え、
前記第１流路（５０）の流路長さよりも前記第２流路（５１）の流路長さの方が長くなっており、
前記圧縮機（１１）、前記放熱器（１２）および前記１個の減圧手段（２２）は、車両のエンジンルーム（１）内に配置され、
前記第１蒸発器（１５）は、前記車両の車室（３）内に配置され、
前記第２蒸発器（２３）は、前記車両のトランクルーム（２）内または前記車室（３）内に配置されていることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
【請求項９】
前記１個の減圧手段（２２）から前記第２蒸発器（２３）に至る冷媒流路を構成する冷媒配管（２７）を備え、
前記冷媒配管（２７）は、前記エンジンルーム（１）内から車両床下側に引き出された後に、前記車両床下側から前記トランクルーム（２）内または前記車室（３）内に引き入れられており、
前記冷媒配管（２７）のうち前記車両床下に位置する部位が断熱材に覆われていることを特徴とする請求項８に記載の超臨界冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蒸発器を備えた超臨界冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒として二酸化炭素を採用し、高圧側圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１の超臨界冷凍サイクルは、エンジンを有する車両に搭載され、車室内の空調を行うようになっている。また、特許文献１に記載の超臨界冷凍サイクルは、車室内前席側領域に配置された第１蒸発器にて車室内前席側領域を冷房し、車室内後席側領域に配置された第２蒸発器にて車室内後席側領域を冷房するようになっている。
【０００４】
より具体的には、放熱器出口側の冷媒流路を第１流路と第２流路とに分岐し、第１流路に第１減圧器を設け、第２流路に第２減圧器を設け、第１減圧器通過後の低圧冷媒を第１蒸発器にて蒸発させ、第２減圧器通過後の低圧冷媒を第２蒸発器にて蒸発させるようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、この種の冷凍サイクルに使用できる減圧器の一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７６３２号公報
【特許文献２】特開２０００−８１１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この従来技術では、冷媒（二酸化炭素）の臨界温度が約３１℃と低いので、例えば、夏季のように雰囲気温度が高いときに冷凍サイクルの運転を停止すると、高温の雰囲気によってサイクル内機器が加熱され、サイクル内冷媒温度が臨界温度以上に上昇する。
【０００７】
サイクル内冷媒温度が臨界温度以上になっているとき、すなわち、冷媒が超臨界状態になっているときには、冷媒の温度がいくら上昇しても冷媒の液化が起こらないので、サイクル内冷媒温度の上昇に伴ってサイクル内冷媒圧力が著しく上昇してしまう。そして、サイクル内冷媒圧力が低圧側機器の耐圧強度に上昇すると低圧側機器を破損させるに至ってしまう。
【０００８】
さらに、従来技術のように、エンジンを有する車両に搭載される超臨界冷凍サイクルにおいては、エンジンルーム内に配置された低圧側機器が高温の雰囲気のみならずエンジンの排熱や余熱によっても加熱されるので、サイクル内冷媒温度がさらに上昇する。このため、サイクル内冷媒圧力がより一層上昇しやすい。
【０００９】
このようなサイクル内冷媒圧力の上昇は、冷凍サイクルの冷媒封入密度が大きいほど顕著になる。換言すれば、冷媒封入密度を小さくするほどサイクル内冷媒圧力の上昇を抑制できることになる。
【００１０】
しかしながら、単純に冷媒封入量を少なくすることによって冷媒封入密度を小さくすると、冷媒循環量も減少してしまうので所定の冷凍能力を発揮できなくなってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記点に鑑み、所定の冷凍能力を維持しつつ冷媒封入密度を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（１２）と、
放熱器（１２）の出口側に設けられ、分岐点（５２）で分岐する第１流路（５０）および第２流路（５１）と、
放熱器（１２）出口側の高圧冷媒を減圧する第１減圧手段（１４）および第２減圧手段（２２）と、
第１流路（５０）および第１減圧手段（１４）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、
第２流路（５１）および第２減圧手段（２２）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２３）とを備え、
第１流路（５０）の流路長さよりも第２流路（５１）の流路長さの方が長くなっており、
第２流路（５１）を冷媒流れ方向に２等分する仮想点を中間点（５４）としたとき、
第２減圧手段（２２）は、第２流路（５１）において中間点（５４）よりも分岐点（５２）側に設けられていることを第１の特徴とする。
【００１３】
これによると、第２減圧手段（２２）を第２流路（５１）において中間点（５４）よりも分岐点（５２）側に設けているので、第２流路（５１）のうち少なくとも中間点（５４）よりも第２蒸発器（２３）側においては第２減圧手段（２２）で減圧された低圧冷媒が流れることとなる。
【００１４】
このため、第２減圧手段（２２）を第２流路（５１）の中間点（５４）よりも第２蒸発器（２３）側に設ける場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲を拡大できるので、第２流路（５１）における冷媒密度を小さくすることができる。換言すれば、第２流路（５１）における冷媒存在量を少なくすることができる。
【００１５】
その結果、所定の冷凍能力を維持しつつ冷媒封入量、ひいては冷媒封入密度を低減することができる。
【００１６】
本発明は、具体的には、圧縮機（１１）吸入側の低圧冷媒と放熱器（１２）出口側の高圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器（１３）を備え、
内部熱交換器（１３）のうち高圧冷媒を通過させる高圧流路（１３ａ）は、放熱器（１２）から分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられている。
【００１７】
これにより、内部熱交換器（１３）によって第１、第２蒸発器（１５、２３）の冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大してサイクル運転効率（ＣＯＰ）を向上する超臨界冷凍サイクルにおいて、上述した本発明による作用効果を発揮することができる
また、本発明は、具体的には、第１減圧手段（１４）を第１流路（５０）に設ければよい。
【００１８】
また、本発明は、具体的には、第１減圧手段（１４）を放熱器（１２）から分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けてもよい。
【００１９】
これによると、第２減圧手段（２２）が第１減圧手段（１４）通過後の低圧冷媒の流路に設けられることになるので、第２減圧手段（２２）の絞り開度は比較的大きいものでよい。その結果、第２減圧手段（２２）の製作を容易化できる。
【００２０】
また、本発明は、具体的には、第１減圧手段（１４）を、高圧流路（１３ａ）から分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けてもよい。
【００２１】
これによると、上記と同様の理由により、第２減圧手段（２２）の製作を容易化できる。
【００２２】
また、本発明は、具体的には、圧縮機（１１）および放熱器（１２）は、車両のエンジンルーム（１）内に配置され、
第１蒸発器（１５）は、車両の車室（３）内に配置され、
第２蒸発器（２３）は、車両のトランクルーム（２）内または車室（３）内に配置され、
第２減圧手段（２２）がエンジンルーム（１）内に配置されている。
【００２３】
これにより、エンジンを有する車両に搭載された超臨界冷凍サイクルにおいて上述した本発明による作用効果を発揮することができる。このため、エンジンの排熱や余熱によるサイクル内冷媒圧力の上昇を効果的に抑制できる。
【００２４】
また、本発明は、具体的には、第２減圧手段（２２）から第２蒸発器（２３）に至る冷媒流路を構成する冷媒配管（２７）を備え、
冷媒配管（２７）は、エンジンルーム（１）内から車両床下側に引き出された後に、車両床下側からトランクルーム（２）内または車室（３）内に引き入れられており、
冷媒配管（２７）のうち車両床下に位置する部位が断熱材に覆われている。
【００２５】
これにより、冷媒配管（２７）の一部が車両床下に配置される超臨界冷凍サイクルにおいて、第２減圧手段（２２）で減圧された低圧冷媒（気液２相冷媒）が道路からの輻射熱を吸熱して蒸発することを防止でき、ひいては第２蒸発器（２３）における冷房性能の低下を防止できる。
【００２６】
また、本発明は、高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（１２）と、
放熱器（１２）の出口側に設けられ、分岐点（５２）で分岐する第１流路（５０）および第２流路（５１）と、
放熱器（１２）から分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けられ、放熱器（１２）出口側の高圧冷媒を減圧する１個の減圧手段（２２）と、
１個の減圧手段（２２）および第１流路（５０）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、
１個の減圧手段（２２）および第２流路（５１）を通過した低圧冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２３）とを備え、
第１流路（５０）の流路長さよりも第２流路（５１）の流路長さの方が長くなっており、
圧縮機（１１）、放熱器（１２）および１個の減圧手段（２２）は、車両のエンジンルーム（１）内に配置され、
第１蒸発器（１５）は、車両の車室（３）内に配置され、
第２蒸発器（２３）は、車両のトランクルーム（２）内または車室（３）内に配置されていることを第２の特徴とする。
【００２７】
これによると、１個の減圧手段（２２）を放熱器（１２）から分岐点（５２）に至る冷媒流路に設けているので、第１流路（５０）および第２流路（５１）には、その全長にわたって、１個の減圧手段（２２）で減圧された低圧冷媒が流れることとなる。このため、減圧手段を第１流路（５０）および第２流路（５１）に設ける場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲を拡大できる。
【００２８】
しかも、１個の減圧手段（２２）を車両のエンジンルーム（１）内に配置しているので、１個の減圧手段（２２）をエンジンルーム（１）外に配置する場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲をより拡大できる。その結果、エンジンを有する車両に搭載された超臨界冷凍サイクルにおいて、上述した第１の特徴と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
本発明は、具体的には、１個の減圧手段（２２）から第２蒸発器（２３）に至る冷媒流路を構成する冷媒配管（２７）を備え、
冷媒配管（２７）は、エンジンルーム（１）内から車両床下側に引き出された後に、車両床下側からトランクルーム（２）内または車室（３）内に引き入れられており、
冷媒配管（２７）のうち車両床下に位置する部位が断熱材に覆われている。
【００３０】
これによると、上記と同様の理由により、第２蒸発器（２３）における冷房性能の低下を防止できる。
【００３１】
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】
【００３２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による超臨界冷凍サイクル１０を搭載した車両の模式的な断面図であり、図２は図１の超臨界冷凍サイクル１０の構成図である。図１中の前後上下方向を示す矢印は車両の方向を示している。
【００３３】
本実施形態による超臨界冷凍サイクル１０を搭載した車両は、前方側（図１の左方側）にエンジンルーム１が形成され、図示しない後席よりも後方側（図１の右方側）にトランクルーム２が形成されている。図示を省略しているが、エンジンルーム１内にはエンジンが搭載されている。
【００３４】
図１において、エンジンルーム１とトランクルーム２との間の空間は車室３を示している。エンジンルーム１と車室３とはファイアウォール（隔壁）４によって仕切られている。
【００３５】
超臨界冷凍冷凍サイクル１０は、冷媒として高圧圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となる二酸化炭素（ＣＯ2）を用いている。
【００３６】
圧縮機１１は図示しない車両走行用エンジンから電磁クラッチ（図示せず）を介して駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、エンジンルーム１内に配置されている。
【００３７】
なお、圧縮機１１は電磁クラッチの断続により作動が断続される固定容量型圧縮機、あるいは吐出容量を変化できる可変容量型圧縮機のいずれであってもよい。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。
【００３８】
圧縮機１１の吐出側には室外器をなす放熱器１２が設けられている。この放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧の超臨界状態にある吐出冷媒と外気（室外空気）との間で熱交換して冷媒を冷却するものであり、エンジンルーム１内に配置されている。放熱器１２には図示しない電動式の冷却ファンによって外気が送風される。
【００３９】
放熱器１２の出口側には内部熱交換器１３の高圧流路１３ａが設けられている。ここで、内部熱交換器１３は高圧流路１３ａの高温の高圧冷媒と低圧流路１３ｂの低温の低圧冷媒との間で熱交換を行うものであり、エンジンルーム１内に配置されている。
【００４０】
この熱交換によって、後述の蒸発器１５、２３に流入する冷媒のエンタルピを減少させて、蒸発器１５、２３の冷媒入口・出口間における冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大させる。このように内部熱交換器１３を設置すると、蒸発器１５、２３の冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大でき、サイクル運転効率（ＣＯＰ）を向上できる。
【００４１】
内部熱交換器１３の高圧流路１３ａの出口側には、第１流路５０と第２流路５１が並列に設けられている。この両流路５０、５１の分岐点５２は、例えばＴ字状の配管によって構成することができる。この両流路５０、５１を通過した冷媒流れの合流点５３は、例えばＴ字状の配管によって構成することができる。図１、図２中の点５４は、第２流路５１を冷媒流れ方向に２等分する仮想点５４（以下、中間点５４と言う。）を示している。
【００４２】
中間点５４は、第２流路５１の長さ方向に関する中央に対応する。第１流路５０は、分岐点５２から蒸発器１５までの流路であって、配管および弁などによって構成されている。第２流路５１は、分岐点５２から蒸発器２３までの流路であって、配管および弁などによって構成されている。
【００４３】
つまり、第１流路５０により前席側空調用の冷媒流路の上流側部分が構成され、第２流路５１により後席側空調用の冷媒流路の上流側部分が構成される。
【００４４】
そして、第１流路５０に高圧圧力を制御する圧力制御弁としての役割を果たす第１減圧器１４が設けられている。なお、第１減圧器１４は、本発明における第１減圧手段に該当するものである。この第１減圧器１４はサイクルの高圧圧力が目標高圧となるように開度が機械的機構にて調整される。
【００４５】
この第１減圧器１４は、放熱器１２の出口側と内部熱交換器１３の高圧流路１３ａの入口側との間に設けられた感温部１４ａ（図２）を有し、この感温部１４ａの内部に放熱器１２の出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生するようにしている。
【００４６】
そして、感温部１４ａの内圧と、高圧圧力（具体的には内部熱交換器１３の高圧流路１３ａの出口側冷媒圧力）とのバランスで第１減圧器１４の絞り開度（弁体開度）を調整することにより、高圧圧力を放熱器１２の出口側の高圧冷媒温度により決まる目標高圧に調整する。本例では、第１減圧器１４をエンジンルーム１内に配置しているが、車室３内に配置してもよい。
【００４７】
第１流路５０の下流側に第１蒸発器１５が設けられている。この第１蒸発器１５は車両用空調装置の前席側室内空調ユニット１６（図２）の空気通路を形成するケース１７内に配置され、このケース１７内の空気を冷却する冷却手段を構成する。
【００４８】
前席側室内空調ユニット１６は通常、車室３内の前席側領域、より具体的には車室内前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側空間に配置される。第１蒸発器１５の空気流れ上流側には電動式の送風機１８が配置され、図示しない内外気切替箱を通して導入される内気または外気がケース１７内に送風されるようになっている。
【００４９】
なお、ケース１７内のうち第１蒸発器１５の空気流れ下流側に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いにより温度調整された空調風がケース１７の空気流れ下流側端部の吹出口（図示せず）から車室３内の前席側領域へ吹き出すようになっている。
【００５０】
第１蒸発器１５の出口側にはアキュムレータ１９が設けられている。このアキュムレータ１９は、第１蒸発器１５の出口冷媒の液冷媒とガス冷媒とを分離してサイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離手段であって、アキュムレータ１９の出口側は内部熱交換器１３の低圧流路１３ｂの入口側に接続される。アキュムレータ１９はエンジンルーム１内に配置されている。
【００５１】
そして、内部熱交換器１３の低圧流路１３ｂの出口側はリリーフ弁２０を介して圧縮機１１の吸入側に接続される。リリーフ弁２０は、サイクルの低圧側冷媒圧力が異常上昇したときに冷媒を大気中に放出することにより低圧側機器を保護するためのものであり、周知の機械式圧力応動弁を用いることができる。リリーフ弁２０はエンジンルーム１内に配置されている。
【００５２】
リリーフ弁２０は、通常時は閉弁状態を維持する常閉式の弁機構であり、サイクル内冷媒圧力が低圧側機器保護のために設定した所定値（本例では、１１ＭＰａ〜１３．５ＭＰａ）以上に異常上昇するとリリーフ弁２０が開弁して冷媒を大気中に放出するようになっている。これにより、サイクル内冷媒圧力が異常上昇して低圧側機器を損傷させてしまうことを回避できる。
【００５３】
また、図示を省略しているが、圧縮機１１の吐出側にはサイクルの高圧側圧力が異常上昇したときに冷媒を大気中に放出することにより高圧側機器を保護するリリーフ弁が設けられている。
【００５４】
なお、本実施形態では、高圧側圧力の最高運転圧力が１２ＭＰａ〜１５．５ＭＰａの範囲に設定されている。具体的には、高圧側圧力が最高運転圧力を超えないように圧縮機１１が制御される。
【００５５】
一方、第２流路５１に電磁弁２１および第２減圧器２２が直列に設けられ、第２流路５１の下流側に第２蒸発器２３が設けられている。電磁弁２１は、第２流路５１への冷媒流れを断続するためのものであり、エンジンルーム１内に配置されている。
【００５６】
第２減圧器２２は、本発明における第２減圧手段に該当するものであり、絞り開度が一定の固定絞り（具体的にはオリフィス、キャピラリチューブ等）で構成されている。第２減圧器２２は、エンジンルーム１内に配置される。
【００５７】
第２蒸発器２３の出口側はアキュムレータ１９の出口側と内部熱交換器１３の低圧流路１３ｂの入口側との間に合流する。従って、アキュムレータ１９の出口冷媒と第２蒸発器２３の出口冷媒とが合流した後の冷媒が内部熱交換器１３の低圧流路１３ｂに流入する。
【００５８】
第２蒸発器２３は、車両用空調装置の後席側室内空調ユニット２４の空気通路を形成するケース２５内に配置され、このケース２５内の空気を冷却する冷却手段を構成する。後席側室内空調ユニット２４はトランクルーム２内に配置される。なお、後席側室内空調ユニット２４を車室３内の後席側領域、例えば後席側の車体側板部等に配置してもよい。
【００５９】
第２蒸発器２３の空気流れ上流側には電動式の送風機２６が配置され、内気（車室内空気）がケース２５内に送風されるようになっている。
【００６０】
第２蒸発器２３で冷却された冷風がケース２５の空気流れ下流側端部の吹出口（図示せず）から車室３内の後席側領域へ吹き出すようになっている。なお、後席側室内空調ユニット２４にも前席側室内空調ユニット１６と同様にヒータコア等を設置してもよい。
【００６１】
図１からわかるように、第２流路５１の流路長さは第１流路５０の流路長さよりもの方が長くなっている。また、第２減圧器２２は、第２流路５１のうち中間点５４よりも分岐点５２側に設けられている。
【００６２】
第２減圧器２２から第２蒸発器２３に至る冷媒流路を構成する入口配管２７は、エンジンルーム１内から車両床下側に引き出され、車両床下を車両前方側から車両後方側に向かって延びた後に、車両床下側からトランクルーム２内に引き入れられている。なお、入口配管２７は、本発明における冷媒配管に該当するものである。
【００６３】
本例では、入口配管２７の内径を５ｍｍに設定している。また、入口配管２７は図示しない断熱材にて覆われている。
【００６４】
入口配管２７の大部分を提供する配管部品１００は、ジョイント１０１、１０２によって前後の配管と接続されている。ジョイント１０１、１０２は、車体に沿って敷設された配管部品１００の両端に設けられている。
【００６５】
ジョイント１０１は、分岐点５２の近傍に設けられている。ジョイント１０２は、第２蒸発器２３の近傍に設けられている。この配管部品１００は、例えばジョイント１０３（図１）を備えて、ジョイント１０３の前後で複数に分割された構成をとることができる。
【００６６】
後席側空調用の冷媒流路の下流側部分、つまり第２蒸発器２３から合流点５３に至る冷媒流路を構成する出口配管２８は、トランクルーム２内から車両床下側に引き出され、車両床下を車両後方側から車両前方側に向かって延びた後に、車両床下側からエンジンルーム１内に引き入れられている。本例では、出口配管２８の内径を８ｍｍに設定している。
【００６７】
出口配管２８の大部分を提供する配管部品２００は、ジョイント２０１、２０２によって前後の配管と接続されている。これらの配管部品１００、２００は、この冷凍サイクルの配管部品の中で、最も長い２つの配管部品である。
【００６８】
配管部品１００は、分岐点５２と放熱器１２との間の配管と同じ太さの配管、または、それよりも太い配管によって構成することができる。しかも、配管部品１００は、配管部品２００よりも細い配管によって構成することができる。
【００６９】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。圧縮機１１が車両エンジンの駆動力により回転駆動されると、圧縮機１１により圧縮された高温高圧の冷媒（二酸化炭素）は、臨界圧力よりも圧力が高い超臨界状態にて放熱器１２内に流入する。ここで、高温高圧の超臨界状態の冷媒は外気と熱交換して外気中に放熱し、エンタルピを減少する。
【００７０】
そして、放熱器１２出口の高圧冷媒は内部熱交換器１３の高圧流路１３ａに流入して、低圧側流路３ｂを通過する低温の低圧冷媒（アキュムレータ１９の出口側冷媒）と熱交換し冷却されるので、エンタルピを更に減少する。
【００７１】
内部熱交換器１３の高圧流路１３ａを通過した高圧冷媒は次に、並列接続された第１流路５０と第２流路５１を並列に流れ、第１減圧器１４および第２減圧器２２によりそれぞれ減圧される。第１蒸発器１５では、第１減圧器１４通過後の低圧冷媒が電動送風機１８の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、電動送風機１８の送風空気が冷却され、その冷風が車室内前席側へ吹き出して、車室内前席側領域を冷房する。
【００７２】
電磁弁２１が開弁した状態においては、これと同時に、第２蒸発器２３にて、第２減圧器２２通過後の低圧冷媒が電動送風機２６の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、電動送風機２６の送風空気が冷却され、その冷風が車室内後席側へ吹き出して、車室内後席側領域を冷房する。
【００７３】
ここで、比較例として第２減圧器２２をトランクルーム２内に配置した場合、つまり第２蒸発器２３に近接させた場合を考える。この比較例では、本実施形態の入口配管２７と同じ位置に配置される冷媒配管（主に車両床下に位置する長い冷媒配管）に減圧前の高圧冷媒が流れることとなる。
【００７４】
一方、本実施形態では、第２減圧器２２をエンジンルーム１内に配置しているため、入口配管２７内を流れる冷媒は減圧後の低圧冷媒（気液２相冷媒）となる。このため、上記比較例と比べて低圧冷媒が流れる範囲を拡大できるので、入口配管２７における平均冷媒密度を小さくすることができる。換言すれば、入口配管２７における冷媒存在量を少なくすることができる。
【００７５】
要するに、第２減圧器２２を第２流路５１において中間点５４よりも分岐点５２側に設けているので、第２減圧器２２を第２流路５１の中間点５４よりも第２蒸発器２３側に設ける場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲を拡大できる。
【００７６】
その結果、所定の冷凍能力を維持しつつ冷凍サイクル１０全体の冷媒封入量、ひいては冷媒封入密度を低減することができる。したがって、夏季のように雰囲気温度が高いときに冷凍サイクルの運転を停止して、高温の雰囲気によってサイクル内機器が加熱された場合に、サイクル内冷媒圧力が上昇することを抑制できる。また、エンジンの排熱や余熱によるサイクル内冷媒圧力の上昇を効果的に抑制できる。
【００７７】
以下、簡単な試算例によりこの効果を説明する。まず、高負荷条件下において、減圧前の高圧冷媒が１２ＭＰａ、４７℃であり、減圧後の低圧冷媒（気液２相冷媒）が６ＭＰａ、２２℃であると仮定する。
【００７８】
上記比較例では、本実施形態の入口配管２７と同じ位置に配置される冷媒配管に減圧前の高圧冷媒が流れることから、高負荷条件下では入口配管２７に相当する部分の平均冷媒密度が約６３７ｋｇ／ｍ3になる。
【００７９】
さらに、本実施形態の入口配管２７と同じ位置に配置される冷媒配管が長さ５ｍ、内径５ｍｍであると仮定すると、当該冷媒配管における冷媒存在量は約６３ｇになる。ちなみに、このときの冷凍サイクル１０全体の冷媒封入量は約３８８ｇになる。
【００８０】
一方、本実施形態では、入口配管２７に減圧後の低圧冷媒（気液２相冷媒）が流れることから、高負荷条件下では入口配管２７における平均冷媒密度が約３５５ｋｇ／ｍ3になる。
【００８１】
さらに、上記比較例の場合と同様に、入口配管２７が長さ５ｍ、内径５ｍｍであると仮定すると、入口配管２７における冷媒存在量は約３５ｇになる。ちなみに、このときの冷凍サイクル１０全体の冷媒封入量は約３６０ｇになる。
【００８２】
つまり、第２減圧器２２をエンジンルーム１内に配置する本実施形態では、第２減圧器２２をトランクルーム２内に配置する比較例と比べて、冷媒封入量を約２８ｇ低減できる。そのため、冷凍サイクル１０全体の冷媒封入量、ひいては冷媒封入密度を低減できることとなる。
【００８３】
その結果、アキュムレータ１９の内容積を７４０ｃｃに設定すれば、高外気温下におけるサイクル運転停止時のサイクル内冷媒圧力を１０．５ＭＰａ以下に抑制することができる。
【００８４】
したがって、本実施形態のごとく第２減圧器２２をエンジンルーム１内に配置することによって、超臨界冷凍サイクル１０の軽量化および車両への搭載性向上を図ることができる。
【００８５】
ところで、上述のように、本実施形態では入口配管２７内を流れる冷媒が減圧後の低圧冷媒（気液２相冷媒）となる。そのため、入口配管２７内の冷媒が道路からの輻射熱を吸熱して蒸発しやすくなる。
【００８６】
この点、本実施形態では、入口配管２７を断熱材で覆っているので、入口配管２７内の冷媒が道路からの輻射熱を吸熱して蒸発することを防止でき、ひいては第２蒸発器２３における冷房性能の低下を防止できる。
【００８７】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示すもので、第１実施形態の第１減圧器１４を、第１流路５０と第２流路５１の分岐点５２の上流側に設けている。
【００８８】
これにより、第１減圧器１４は第１流路５０と第２流路５１の両方に流入する冷媒を減圧する作用を果たす。この結果、第２減圧器２２は第１減圧器１４通過後の低圧冷媒の流路に設けられることになるので、第２減圧器２２の絞り開度は第１実施形態の第２減圧器２２に比較して十分大きいものでよく、第２減圧器２２の製作が容易になる。
【００８９】
なお、第２実施形態の第１減圧器１４が、高圧圧力を放熱器出口冷媒温度により決定される目標高圧に制御する圧力制御弁である点は第１実施形態と同じである。
【００９０】
（第３実施形態）
図４は第３実施形態を示すもので、上記第２実施形態における第１減圧器１４を廃止し、減圧手段として１個の第２減圧器２２のみを、第１流路５０と第２流路５１との分岐点５２の上流側に設けている。
【００９１】
これによれば、１個の第２減圧器２２を分岐点５２の上流側に設けているので、第１流路５０および第２流路５１には、その全長にわたって、減圧後の低圧冷媒が流れることとなる。このため、減圧手段を第１流路５０および第２流路５１に設ける場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲を拡大できる。
【００９２】
しかも、１個の第２減圧器２２をエンジンルーム１内に配置しているので、１個の第２減圧器２２をエンジンルーム１外に配置する場合と比較して低圧冷媒が流れる範囲をより拡大できる。その結果、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９３】
また、第３実施形態によると、減圧手段として１個の第２減圧器２２のみをエンジンルーム１内に配置すればよく、減圧器の個数を削減できるので、コスト削減効果をさらに向上できる。
【００９４】
また、第３実施形態によると、第１流路５０と第２流路５１との流路抵抗比によって、第１流路５０の冷媒流量と第２流路５１の冷媒流量との配分割合を決定できる。
【００９５】
（第４実施形態）
図５は第４実施形態を示すもので、第１蒸発器１５と第２蒸発器２３とを直列に接続している。第２流路５１を通過した冷媒流れと第１流路５０との合流点５３は、第１流路５０のうち第１減圧器１４と第１蒸発器１５との間に設けられている。
【００９６】
このように構成された超臨界冷凍サイクルにおいても、上記第１実施形態と同様に、冷凍サイクルの運転を停止しているときにサイクル内冷媒圧力が異常上昇することを抑制できる。
【００９７】
（他の実施形態）
なお、上記の各実施形態では、第１、第２蒸発器１５、２３のうち第１蒸発器１５を車室内前席側の空調用として用い、第２蒸発器２３を車室内後席側の空調用として用いているが、例えば、第１蒸発器１５を車室内空調用として用い、第２蒸発器２３を車両に搭載される冷蔵庫の冷却用として用いてもよい。
【００９８】
また、上記の各実施形態では、内部熱交換器１３が設けられているが、内部熱交換器１３を廃止してもよい。この場合には、第２減圧手段１０を、放熱器１２から第２蒸発器２３に至る冷媒流路のうち第２流路５１の中間点５４よりも放熱器１２側に設ければよい。
【００９９】
また、上記の各実施形態における第１、第２減圧器１４、２２として、固定絞りに定圧弁を併設した弁や、高低圧の差圧に応じて弁開度を調節する差圧弁や、蒸発器下流の加熱度に応じて弁開度を調節する弁を用いてもよい。
【０１００】
なお、上記の各実施形態は、前方側にエンジンルーム１が形成され、後方側にトランクルーム２が形成された車両に本発明の超臨界冷凍サイクルを搭載し、第１蒸発器１５を車室３内の前席側領域に配置し、第２蒸発器２３をトランクルーム２に配置した例について説明したが、これに限らず、例えば、後方側にエンジンルーム１が形成された車両に本発明の超臨界冷凍サイクルを搭載し、第１蒸発器１５を車室３内の後席側領域に配置し、第２蒸発器２３を車室３内の前席側領域に配置してもよい。
【０１０１】
また、上記の各実施形態では、本発明による超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、車両用空調装置以外の冷蔵庫、冷凍庫、設置型空調装置などに本発明による超臨界冷凍サイクルを適用してもよい。
【０１０２】
また、超臨界サイクルの冷媒として、二酸化炭素以外に、例えばエチレン、エタン、酸化窒素等の冷媒を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態による超臨界冷凍サイクルを搭載した車両の模式的な断面図である。
【図２】図１の超臨界冷凍サイクルの構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態による超臨界冷凍サイクルの構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態による超臨界冷凍サイクルの構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態による超臨界冷凍サイクルの構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１１…圧縮機、１２…放熱器、１３…内部熱交換器、１３ａ…高圧流路、
１４…第１減圧器（第１減圧手段）、１５…第１蒸発器、
２２…第２減圧器（第２減圧手段）、２３…第２蒸発器、
２７…入口配管（冷媒配管）、５０…第１流路、５１…第２流路、５２…分岐点、
５４…中間点。
【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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