JP2009204271A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】内部熱交換器を備えた冷凍サイクルに使用される冷媒の総量を低減する。
【解決手段】内部熱交換器を流れる高圧液ラインの配管の通路の断面積を小さくした。これにより、負荷の大きいときには、高圧液ラインの配管で圧力降下が生じる（ｃ−ｄ間）が、膨張弁の入口（ｄ点）は、内部熱交換器によって過冷却されている（Ｔ１→Ｔ２）ことにより飽和液線まで圧力降下が許容される範囲が広がるので、液とガスとが共存する飽和蒸気域に入ることはなく、したがって、泡が生じることによる流量低下や流動音の発生といった冷凍サイクルの動作に何ら弊害を与えることがない。高圧液ラインの配管を細くすることで、冷凍サイクルに使用される冷媒の総量を大幅に低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は冷凍サイクルに関し、特に自動車用空調装置に使用される冷媒の総量を低減した冷凍サイクルに関する。

自動車用空調装置では、一般に、エンジンルーム内に圧縮機、凝縮器およびレシーバドライヤが設置され、車室内に蒸発器が設置され、圧縮機、凝縮器、レシーバドライヤ、膨張弁および蒸発器がこの順序で冷媒が流れるよう配管され、蒸発器を出た冷媒は圧縮機へ戻るよう構成されている。膨張弁は、車室とエンジンルームとを区画している隔壁に設置されて車室内側の配管とエンジンルーム内側の配管との継手を兼ねるようにしていたり、蒸発器の中または蒸発器の直近に設置されていたりしている。

冷凍サイクル内を流れる冷媒の挙動は、モリエル線図によって説明される（たとえば、特許文献１参照）。モリエル線図は、縦軸に圧力、横軸にエンタルピをとり、臨界点から左下に飽和液線が、右下に飽和蒸気線が画かれていて、これに冷凍サイクル内の圧縮行程、凝縮行程、膨張行程および蒸発行程を表す線が描かれたものである。飽和液線より左側は、過冷却液の液相状態、飽和蒸気線より右側は、過熱蒸気の気相状態、飽和液線と飽和蒸気線とに囲まれていた部分は、湿り飽和蒸気の気液二相状態である。

圧縮機にて圧縮され、凝縮器にて凝縮され、レシーバドライヤにて気液に分離された液冷媒は、高圧配管により膨張弁に導入される。この膨張弁の入口における冷媒の状態は、モリエル線図上では、飽和液線より左側の液相の領域内にあり、膨張弁にて断熱膨張されることにより、液相の領域から等温線に沿って減圧する。これにより、蒸発器の入口における冷媒の状態は、モリエル線図上では、飽和液線を通り越して気液二相の領域内に遷移することになる。

このような冷媒の状態変化は、冷凍負荷の小さいときには、冷媒流量が少なく、液冷媒が膨張弁に供給されるときの高圧配管での圧力降下が小さいので、膨張弁の入口における冷媒は、液相状態が維持されている。一方、冷凍負荷の大きく、冷媒流量が多いときには、高圧配管での圧力降下が大きくなるため、膨張弁の入口には、圧力降下された冷媒が供給されることになる。

ここで、高圧配管での冷媒の圧力降下が大きいと、膨張弁の入口における冷媒の状態は、飽和液線を通り越して気液二相の領域内に入ることがある。このことは、膨張弁に多量の泡を含んだ気液二相状態の冷媒が入ることを意味する。液冷媒の中に泡が混じるような状態になると、膨張弁を冷媒が通過するときの流動音が非常に大きくなるだけでなく、必要な流量の冷媒を流すことができなくなってしまう。

このため、高圧配管での圧力降下が小さくなるよう高圧配管の内径を大きくすることが行われている。さもなければ、高圧配管で圧力降下が生じても、膨張弁の入口に泡を含んだ冷媒が供給されることがないように、すなわち、圧力降下しても、膨張弁の入口の冷媒圧力が飽和液線を下回ることのないようにしている。このためには、液冷媒に所定の過冷却度を持たせて、そこから飽和液線までの圧力差を広げ、圧力降下してもよい許容値を大きくしている。
特開２００４−１７６９３８号公報（図２）

しかしながら、高圧配管の内径を大きくして圧力降下を小さくする場合には、同じ長さの配管に比べて充填すべき液冷媒の量が増えてしまい、その結果、冷凍サイクルに充填される冷媒の総量を増やしてしまうことになるので、冷媒が大気中へ漏れたときのことを考えると、地球温暖化対策に逆行することになるという問題点があった。

また、液冷媒に適当な過冷却度を持たせる場合には、一般に、レシーバドライヤからの冷媒をさらに過冷却することができる熱交換器を一体に構成しているような高価なサブクール凝縮器を用いる必要があるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、使用される冷媒の総量を低減することができる冷凍サイクルを提供することを目的とする。

本発明では上記問題点を解決するために、二重管を用いて凝縮器から膨張弁に向かう高圧配管内の液冷媒と蒸発器から圧縮機に向かう低圧配管内の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備えた冷凍サイクルにおいて、前記高圧配管の通路の断面積を小さくして冷凍サイクル内に充填する冷媒の総量を低減したことを特徴とする冷凍サイクルが提供される。

このような冷凍サイクルによれば、内部熱交換器により膨張弁の入口の冷媒が過冷却されることにより、液相から気液二相になるまで圧力降下が許される範囲を広げることができるので、液冷媒が流れる高圧配管が細くなってその高圧配管での圧力降下が大きくなったとしても、その圧力降下は許容範囲内であり、冷凍サイクルの動作に何ら弊害を与えることはない。冷凍サイクルの中で密度の最も大きな液冷媒が流れる高圧配管が細くなることにより、冷凍サイクルに充填される冷媒の総量を大幅に低減することができる。

上記構成の冷凍サイクルは、内部熱交換器を使用することによって成績係数を向上させることができ、これにより所要の冷力を得るのにより少ない動力で済むため、圧縮機の駆動源であるエンジンの負荷を小さくできることから、二酸化炭素の排出量を削減することが可能になる。これに加えて、冷凍サイクルに充填される冷媒の総量を低減するということは、充填された冷媒が不幸にも大気に漏れてしまったとしても、漏れの総量が少ないため、それだけ室温効果ガスの放出量が減るので、二酸化炭素の排出量の削減に繋がる。また、冷媒の充填量を減らした自動車用空調装置を安価に作ることができるので、製造活動に伴う二酸化炭素の排出量の削減に繋がる。

以下、本発明の実施の形態について、自動車用空調装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明が適用される冷凍サイクルを示す概略図である。

冷凍サイクルは、圧縮機１、凝縮器２、レシーバドライヤ３、膨張弁４および蒸発器５を備え、圧縮機１、凝縮器２およびレシーバドライヤ３は、隔壁６によって区画されたエンジンルーム内に設置され、膨張弁４および蒸発器５は車室内に設置される。

圧縮機１の冷媒出口は、高圧配管７の一端に接続され、その他端は、凝縮器２の冷媒入口に接続されている。凝縮器２の冷媒出口は、高圧配管８を介してレシーバドライヤ３の冷媒入口に接続されている。レシーバドライヤ３は、その底部に溜まった液冷媒を送り出す出口配管９を備えており、その出口配管９は、二重管１０の内管によって構成される高圧配管１１の一端に接続されている。この高圧配管１１の他端は、膨張弁４の冷媒入口に接続され、その冷媒出口は、蒸発器５の冷媒入口に接続されている。蒸発器５の冷媒出口には、膨張弁４を収容しているケース１２が接続され、そのケース１２は、二重管１０の外管によって構成される低圧配管１３の一端に接続されている。二重管１０の蒸発器５が接続される側とは反対側の端部は、外管と内管とを分岐する構造になっていて、その分岐された外管は、低圧配管１４を介して圧縮機１の冷媒入口に接続されている。

膨張弁４は、ケース１２内に収容され、蒸発器５から圧縮機１へ向かう低圧の冷媒通路内で冷媒入口が高圧配管１１に接続され、冷媒出口が蒸発器５の冷媒入口に接続されている。これらの継手部では、それぞれＯリングによるシールが行われているが、たとえこれらの継手部で冷媒の微少漏れが生じたとしても、圧縮機１へ向かう低圧の冷媒通路内に漏れるだけなので、大気に漏れることはない。

二重管１０は、内管によって構成される高圧配管１１と外管によって構成される低圧配管１３とを有しており、凝縮器２から膨張弁４に向かう高圧配管１１内の液冷媒と、蒸発器５から圧縮機１に向かう低圧配管１３内の冷媒との間で熱交換をする内部熱交換器として機能する。したがって、この内部熱交換器の機能により、膨張弁４に供給される高圧配管１１内の高温の液冷媒は、圧縮機１に向かう低圧配管１３内の低温の冷媒と熱交換することによって過冷却され、圧縮機１に向かう低圧配管１３内の低温の冷媒は、膨張弁４に向かう高圧配管１１内の高温の液冷媒と熱交換することによって過熱される。また、この二重管１０は、配管の組み立て作業の都合上、エンジンルーム側と車室側とで別々に配管された後、隔壁６の貫通部にて接続することにより構成されるようになっており、その接続は、二重管構造を維持した状態で内管および外管を接続している。

以上の構成の冷凍サイクルでは、各配管の継手部分は、Ｏリングによるシールが行われており、このうち、Ｏリングシールが大気への漏れ部位となる継手部分は、高圧ラインでは、圧縮機１と高圧配管７とを接続する高圧継手部Ｈ１、高圧配管７と凝縮器２とを接続する高圧継手部Ｈ２、凝縮器２と高圧配管８とを接続する高圧継手部Ｈ３、高圧配管８とレシーバドライヤ３とを接続する高圧継手部Ｈ４、およびレシーバドライヤ３の出口配管９と二重管１０の高圧配管１１とを接続する高圧継手部Ｈ５であり、低圧ラインでは、蒸発器５とケース１２とを接続する低圧継手部Ｌ１、ケース１２と二重管１０の低圧配管１３とを接続する低圧継手部Ｌ２、二重管１０の隔壁６における外管の低圧継手部Ｌ３、二重管１０と低圧配管１４とを接続する低圧継手部Ｌ４、および低圧配管１４と圧縮機１とを接続する低圧継手部Ｌ５である。これにより、隔壁６における高圧配管１１の高圧継手部、高圧配管１１と膨張弁４とを接続する高圧継手部、膨張弁４の過熱度設定のためのアジャスト部材が設けられたシール部、膨張弁４の本体とパワーエレメントとの接続部におけるシール部、および膨張弁４と蒸発器５とを接続する低圧継手部が大気への漏れ部位でなくなり、大気への冷媒漏れ防止に対する信頼性を向上させることができる。

図２は第１の実施の形態に係る冷凍サイクルの膨張弁装着部分を示す断面図である。
蒸発器５は、複数のチューブに対して冷媒を分配または集合させるタンクの端面に並設された冷媒入口２０および冷媒出口２１を有している。冷媒入口２０および冷媒出口２１は、冷媒出口配管２２の一端がそれぞれ嵌合され、その冷媒入口２０への嵌合部の中に冷媒入口配管２３の一端が嵌合され、これらの嵌合部は、溶接により接合されている。冷媒出口配管２２および冷媒入口配管２３の他端の開口端は、同軸二重管構造になっていて、同軸継手部を構成している。

冷媒出口配管２２には、一端が閉止された筒状のケース１２が接続されている。このケース１２内には、膨張弁４が装着されている。膨張弁４は、高圧の冷媒を導入する入口ポート２４と、低圧の冷媒を導出する出口ポート２５と、この出口ポート２５と同軸配置のカラー２６とが一体に形成された、たとえばアルミニウムダイカスト製の膨張弁本体２７を有している。膨張弁本体２７は、入口ポート２４と出口ポート２５とが内部で連通する通路を有し、その通路に弁座部材２８が嵌め込まれてかしめ加工により固定されている。弁座部材２８は、出口ポート２５の側の面に丸い凹部が形成されて弁孔および弁座を形成し、中央には弁軸ガイドを構成する孔が穿設され、その周囲には、凹部の弁孔まで嵌通する複数の孔が穿設されている。この弁座部材２８の出口ポート２５の側には、弁孔を開閉する弁体２９がスプリング３０により閉弁方向に付勢された状態で配置されている。このスプリング３０は、出口ポート２５に圧入されたアジャスト部材３１に受けられており、そのアジャスト部材３１の出口ポート２５への圧入量により荷重が調整されて、この膨張弁４のセット値が調整されている。弁体２９は、弁軸３２と一体に形成され、弁座部材２８によって開閉方向に進退自在に支持されている。弁軸３２の弁体２９とは反対側の端部には、伝達部材３３が嵌着されている。伝達部材３３は、膨張弁本体２７によって弁の開閉方向に進退自在に支持される筒状部と膨張弁本体２７の外側に配置されるフランジ部とからなり、その筒状部には、入口ポート２４に導入された高圧の冷媒が膨張弁本体２７と弁軸３２との間のクリアランスを介してケース１２内に漏れないようにＯリングが周設されている。

膨張弁本体２７のアジャスト部材３１が圧入されている側と反対の側には、パワーエレメント３４が装着されている。このパワーエレメント３４は、膨張弁本体２７のパワーエレメント装着部をかしめ加工することによって膨張弁本体２７に固定されている。このとき、パワーエレメント３４の感温室を構成するダイヤフラム３５が弁軸３２に嵌着された伝達部材３３のフランジ部に当接されており、ダイヤフラム３５の変位を弁体２９へ伝達するようにしている。

膨張弁４の出口ポート２５は、蒸発器５の冷媒入口配管２３に嵌合され、Ｏリングによってシールされている。ケース１２は、蒸発器５の冷媒出口配管２２に嵌合され、開口端の縁部をかしめ加工することによって冷媒出口配管２２に固定され、Ｏリングによってシールされている。

ケース１２の側面には、開口部およびその周りに外方に突設された筒状部がケース１２と一体に形成されている。その筒状部には、車室側の二重管１０ａの外管をなす低圧配管１３ａが嵌合され、その嵌合部に周設されたパイプクランプ３６をかしめ加工することによって筒状部および低圧配管１３ａが固定され、Ｏリングによってシールされている。二重管１０ａの内管をなす高圧配管１１ａは、延長継手部材３７の一端が嵌合されており、その他端は、膨張弁４の入口ポート２４に嵌合され、Ｏリングによってシールされている。

二重管１０ａは、高圧配管１１ａの内管と、低圧配管１３ａの外管と、これらの間に配置された支持部材３８ａとを有し、その支持部材３８ａが内管と外管とを同軸状態に維持するよう配置されている。このような二重管１０ａは、たとえば中空押し出し成形によって内管、外管および内管の外周に均等配置されたたとえば３つの支持部材３８ａが一体に形成された二重管素材を加工して使用される。

隔壁６における車室側の二重管１０ａとエンジンルーム側の二重管１０ｂとの接続は、外管の対向端部を互いに嵌合および固定が可能な形状に成形加工し、内管には互いに嵌合可能な形状に加工した高圧接続用パイプ３９ａ，３９ｂをそれぞれ嵌着し、高圧接続用パイプ３９ａ，３９ｂ同士および外管同士を嵌合してから、外管同士の嵌合部外周をパイプクランプ４１で固定することにより行っている。高圧接続用パイプ３９ａ，３９ｂ同士および外管同士の嵌合部は、Ｏリングによってシールされている。また、高圧接続用パイプ３９ａの外周には、内管と外管との間の環状通路を流れる冷媒に対して旋回流または乱流を生じさせる羽根部材４２が周設されている。この羽根部材４２は、車室側の二重管１０ａ内の環状通路が支持部材３８ａにより区画されていてそれらの通路を別々に流れてきた冷媒の状態を一旦均一化し、再度、エンジンルーム側の二重管１０ｂ内の、同じく環状通路が支持部材３８ａで区画された通路のそれぞれに均等に分配するためのものである。

以上の構成の冷凍サイクルにおいて、膨張弁４は、蒸発器５の出口側の低圧の冷媒通路を構成するケース１２内に収容されており、パワーエレメント３４が蒸発器５から出てくる冷媒の温度および圧力を感知している。膨張弁４は、この感知した冷媒の温度および圧力に基づいて、蒸発器５に供給する冷媒の流量を制御し、これによって蒸発器５の出口の冷媒が常に所定の過熱度を有するように動作することになる。

ここで、高圧の液冷媒および低圧のガス冷媒を搬送する高圧配管１１ａ，１１ｂおよび低圧配管１３ａ，１３ｂの具体的なサイズについて考察する。高圧配管１１ａ，１１ｂおよび低圧配管１３ａ，１３ｂに使用される配管としては、表１に示したようなサイズのものが知られている。

この中で、冷凍サイクルの高圧配管用には、冷凍負荷の大きくて冷媒流量が多いときでも圧力降下が大きくならないようにするために、内径が８ミリメートルの円管が一般に用いられており、配管が短くて液冷媒が流れることによる圧力降下があまり生じないような冷凍サイクルでは、内径が６ミリメートルの円管を用いることがある。一方、低圧配管用には、内径が１４ミリメートルの円管が一般に用いられており、配管が長くてガス冷媒が流れることによる圧力降下が大きいような冷凍サイクルでは、内径が１７ミリメートルの円管を用いることがある。

これに対し、上記の冷凍サイクルに使用される高圧配管１１ａ，１１ｂは、内径が３ミリメートル、４ミリメートルまたは５ミリメートルの細い円管を使用している。このように、冷凍サイクルの中で密度の最も大きな液冷媒が流れる高圧配管１１ａ，１１ｂを細くすることにより、冷媒流量が多いときには圧力降下も大きくなるが、後述するように、冷凍サイクルの動作に何ら弊害を与えることなく、充填される冷媒の総量を大幅に低減することが可能になるのである。この細い高圧配管１１ａ，１１ｂと組み合わされる低圧配管１３ａ，１３ｂは、配管の長さが長くない場合は、内径が１４ミリメートルを使用し、長い配管を必要とする場合は、１７ミリメートルの円管を使用している。

次に、高圧配管１１ａ，１１ｂおよび低圧配管１３ａ，１３ｂの以上のサイズによる組み合わせについて、これらの配管断面積比を表２に示す。この表２では、参考のために、自動車用空調装置に一般に採用されている配管の場合の配管断面積比をも一緒に示している。

この表２では、内径が３ミリメートル、４ミリメートルおよび５ミリメートルの内管（高圧配管１１ａ，１１ｂ）を内径が１４ミリメートルの外管（低圧配管１３ａ，１３ｂ）との組み合わせＡ１−Ａ３および内径が１７ミリメートルの外管（低圧配管１３ａ，１３ｂ）との組み合わせＢ１−Ｂ３について、内管と外管との配管断面積比を示している。この表２によれば、組み合わせＡ１−Ａ３およびＢ１−Ｂ３のいずれも、高圧配管１１ａ，１１ｂの通路の断面積が低圧配管１３ａ，１３ｂの通路の断面積の１５％以下である。配管断面積比が最も大きな組み合わせＡ３を除けば、高圧配管１１ａ，１１ｂの通路の断面積が低圧配管１３ａ，１３ｂの通路の断面積の１０％以下である。

次に、以上の構成の二重管１０（１０ａ，１０ｂ）からなる内部熱交換器を有する冷凍サイクルの動作について説明する。
図３は内部熱交換器を有する冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。

モリエル線図において、縦軸は冷媒の圧力、横軸はエンタルピを表している。飽和液線は、液冷媒を加熱したときにガスの発生が始まる境界を表し、飽和蒸気線は、ガス冷媒を冷却したときに凝縮が始まる境界を示している。飽和液線の左側は、過冷却された液域であり、飽和蒸気線の右側は、過熱度を持ったガス域である。飽和液線と飽和蒸気線との間の領域は、液とガスとが共存する飽和蒸気域である。

このようなモリエル線図上で、冷媒にＨＦＣ−１３４ａを使用した冷凍サイクルの挙動は、概ね太い実線で示されるように変化する。すなわち、蒸発器５からの気相状態の冷媒を圧縮機１が圧縮し（ａ→ｂ）、圧縮することで高温・高圧となった気相状態の冷媒を凝縮器２が凝縮し（ｂ→ｃ）、レシーバドライヤ３に溜められた液冷媒を内部熱交換器が過冷却し（ｃ→ｄ）、過冷却された液冷媒を膨張弁４が減圧し（ｄ→ｅ）、減圧することにより低温・低圧の気液二相状態となった冷媒を蒸発器５が蒸発し（ｅ→ｆ）、そして、蒸発した冷媒を内部熱交換器が過熱して圧縮機１に戻される（ｆ→ａ）。ちなみに、内部熱交換器を持たない冷凍サイクルでは、ｆ→ｂ１→ｃ→ｅ１→ｆという動作になる。

冷凍サイクルが内部熱交換器を備えていることにより、レシーバドライヤ３の液冷媒は、内部熱交換器を介して膨張弁４に送られる間（ｃ−ｄ）に温度Ｔ１から温度Ｔ２へ過冷却され、それに対応する温度差分だけ、蒸発器５を出た冷媒は、内部熱交換器を通過する間（ｆ−ａ）に過熱される。

レシーバドライヤ３から膨張弁４までの高圧液ラインの圧力降下は、表１に参考として示したサイズの配管では、通路の断面積が大きいので、実験によれば、最大でも０．０５ＭＰａと小さく、これは、高圧圧力が１．５ＭＰａとすると、およそ１．４℃ほどの温度の差となる。

内部熱交換器を持たない冷凍サイクルでは、凝縮器２の出口付近の過冷却度は２℃程度あるので、１．４℃は、膨張弁入口（ｃ点）で何とか蒸気が発生しないレベルである。これに対し、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルでは、負荷の大きいところでの過冷却度は、１０℃以上確保することができる。したがって、凝縮器２の出口における冷媒の凝縮温度および圧力がそれぞれ５６℃および１．５２８２ＭＰａのとき、内部熱交換器下流の膨張弁入口が５６℃から１０℃下がって４６℃になるとした場合、その温度に対応する圧力は、１．１９０３ＭＰａであるので、内部熱交換器（ｃ−ｄ間）では、０．３３ＭＰａも圧力降下し、これは、内部熱交換器を持たない冷凍サイクルの場合よりも６倍程度圧力低下することになる。しかし、膨張弁４の入口における液冷媒は、これだけ大きく圧力降下しても、飽和液線を超えて液とガスとが共存する飽和蒸気域にまで進入してしまうことはないので、膨張弁４に入る段階で冷媒に泡が混じることがなく、したがって、流量が低下したり流動音が大きくなったりすることはない。しかも、膨張弁４の入口における液冷媒は、圧力が降下しても等温線上を移動するだけであり、その場所のエンタルピは変化しないので、熱交換に何ら弊害を伴うこともないのである。

このように膨張弁４の入口で圧力降下を生じても良いと言うことは、高圧液冷媒を流す高圧配管１１の通路の断面積を、最大流量の液冷媒が流れているときに熱交換により過冷却された温度での膨張弁４の入口の圧力が最大でも飽和液線まで圧力降下する断面積まで小さく絞っても良いということを意味する。実際には、熱交換器を構成する二重管１０（１０ａ，１０ｂ）の長さにもよるが、高負荷時には、２０℃以上の過冷却度を確保できるので、表１に示した中で最もサイズの小さな配管を高圧配管１１ａ，１１ｂとして使用して最も大きな圧力降下を生じさせるようにしても、十分に許容範囲内である。また、高圧液ラインを絞ると言うことは、冷凍サイクル内に充填する冷媒の総量を低減することになる。

図４は高圧配管の通路の断面積を小さくする例を示したものであって、（Ａ）は高圧配管の端部形状を示す図、（Ｂ）は高圧配管のａ１−ａ１矢視端面図、（Ｃ）は高圧配管のａ２−ａ２矢視断面図である。

内部熱交換器を構成する車室側の二重管１０ａは、円管の低圧配管１３ａと、これに挿入される高圧配管１１ａとから構成され、この高圧配管１１ａは、その周囲にテープ状の支持部材３８ａが周方向に均等に配置されている。高圧配管１１ａは、好ましくは、その円管部と支持部材３８ａとがたとえば中空押し出し成形によって一体に形成されたものから作られる。すなわち、円管部と支持部材３８ａとが一体になった中空押し出し成形材の一端は、図４の（Ａ）に示したように、部分的に支持部材３８ａが削り落とされ、延長継手部材３７を使うことなく膨張弁４の入口ポート２４に直接嵌合できるように加工される。中空押し出し成形材は、また、隣接する支持部材３８ａの間の円管部を長さ方向に沿って部分的に内側に凹ますことにより細長い凹部４３を形成している。これにより、図４の（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、円管の内部の通路が狭められる。この構成は、熱交換面積を変えることなく通路の断面積だけを小さくすることができるという利点がある。もちろん、図４の（Ｃ）に示すような断面形状を有する中空押し出し成形材を使い、両端を円形に変形するようにしても良い。

図５は二重管の継手構造を例示する図であって、（Ａ）は二重管の継手構造を示す断面図、（Ｂ）は二重管のｂ１−ｂ１矢視断面図、（Ｃ）は二重管のｂ２−ｂ２矢視断面図である。

車室側の二重管１０ａは、高圧配管１１ａの端部が拡管加工され、低圧配管１３ａの端部が接続相手の低圧配管１３ｂと互いに嵌合および固定が可能な形状に成形加工されている。一方、エンジンルーム側の二重管１０ｂは、部分的に支持部材３８ｂが削成された高圧配管１１ｂの端部に高圧接続用パイプ３９ｂを圧入してＯリングを装着する溝を形成し、低圧配管１３ｂの端部が接続相手の低圧配管１３ａと互いに嵌合および固定が可能な形状に成形加工されている。隔壁６における二重管１０ａ，１０ｂの接続は、高圧接続用パイプ３９ｂを高圧配管１１ａに嵌合し、低圧配管１３ａ，１３ｂを互いに嵌合してから、その嵌合部外周をパイプクランプ４１で固定することにより行っている。高圧配管１１ａと高圧接続用パイプ３９ｂとの嵌合部および低圧配管１３ａ，１３ｂ同士の嵌合部は、Ｏリングによってシールされている。

本発明が適用される冷凍サイクルを示す概略図である。 第１の実施の形態に係る冷凍サイクルの膨張弁装着部分を示す断面図である。 内部熱交換器を有する冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。 高圧配管の通路の断面積を小さくする例を示したものであって、（Ａ）は高圧配管の端部形状を示す図、（Ｂ）は高圧配管のａ１−ａ１矢視端面図、（Ｃ）は高圧配管のａ２−ａ２矢視断面図である。 二重管の継手構造を例示する図であって、（Ａ）は二重管の継手構造を示す断面図、（Ｂ）は二重管のｂ１−ｂ１矢視断面図、（Ｃ）は二重管のｂ２−ｂ２矢視断面図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ レシーバドライヤ
４ 膨張弁
５ 蒸発器
６ 隔壁
７ 高圧配管
８ 高圧配管
９ 出口配管
１０，１０ａ，１０ｂ 二重管
１１，１１ａ，１１ｂ 高圧配管
１２ ケース
１３，１３ａ，１３ｂ 低圧配管
１４ 低圧配管
２０ 冷媒入口
２１ 冷媒出口
２２ 冷媒出口配管
２３ 冷媒入口配管
２４ 入口ポート
２５ 出口ポート
２６ カラー
２７ 膨張弁本体
２８ 弁座部材
２９ 弁体
３０ スプリング
３１ アジャスト部材
３２ 弁軸
３３ 伝達部材
３４ パワーエレメント
３５ ダイヤフラム
３６ パイプクランプ
３７ 延長継手部材
３８ａ，３８ｂ 支持部材
３９ａ，３９ｂ 高圧接続用パイプ
４１ パイプクランプ
４２ 羽根部材
４３ 凹部

Claims (6)

1. 二重管を用いて凝縮器から膨張弁に向かう高圧配管内の液冷媒と蒸発器から圧縮機に向かう低圧配管内の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備えた冷凍サイクルにおいて、
   前記高圧配管の通路の断面積を小さくして冷凍サイクル内に充填する冷媒の総量を低減したことを特徴とする冷凍サイクル。
2. 前記高圧配管の通路の断面積が前記低圧配管の通路の断面積の１５％以下である請求項１記載の冷凍サイクル。
3. 前記高圧配管の通路の断面積が前記低圧配管の通路の断面積の１０％以下である請求項１記載の冷凍サイクル。
4. 前記高圧配管の通路が直径５ミリメートル以下の円の面積に相当する断面積を有している請求項２または３記載の冷凍サイクル。
5. 前記高圧配管は、円管を部分的に内側に凹ますことにより、熱交換面積を変えることなく通路の断面積を小さくした請求項１記載の冷凍サイクル。
6. 二重管を用いて凝縮器から膨張弁に向かう高圧配管内の液冷媒と蒸発器から圧縮機に向かう低圧配管内の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備えた冷凍サイクルにおいて、
   前記内部熱交換器は、前記高圧配管の通路を、最大流量の液冷媒が流れているときに熱交換により過冷却された温度での前記膨張弁入口の圧力が最大でも飽和液線まで圧力降下することができる断面積まで小さくして冷凍サイクル内に充填する冷媒の総量を低減したことを特徴とする冷凍サイクル。

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