WO2017006775A1

WO2017006775A1 - 冷凍システム、および車載冷凍システム

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Publication number: WO2017006775A1
Application number: PCT/JP2016/068711
Authority: WO
Inventors: 鉄男小佐々
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: US20180194197A1; JPWO2017006775A1; CN107850346B; DE112016003070T5; US10414244B2; CN107850346A; JP6528844B2

Abstract

冷凍システムは、潤滑油を含む第１冷媒を圧縮する圧縮機（１１）とともに、前記第１冷媒を循環させる冷凍サイクル（１０）を構成し、第２冷媒から吸熱して前記第１冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）を備える。また冷凍システムは、前記第２冷媒から前記第１冷媒に放熱させて前記第２冷媒を凝縮させる凝縮器（２１）を備える。また、前記凝縮器とともに前記第２冷媒が循環する冷媒循環回路（２０）を構成し、基本被冷却対象から吸熱することにより、凝縮後の前記第２冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２２）を、冷凍システムが備える。また、前記第１蒸発器の冷媒流路と前記凝縮器の冷媒流路が独立して構成されることにより、前記冷凍サイクルと前記冷媒循環回路とが独立して構成される。

Description

冷凍システム、および車載冷凍システム

関連出願への相互参照

　本出願は、２０１５年７月８日に出願された日本特許出願番号２０１５－１３７１８０号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、冷凍システム、および車載冷凍システムにするものである。

　従来、車載空調装置用の冷凍サイクル装置が、車室内空気を冷却する第１、第２蒸発器と、第１、第２蒸発器を通過する車室内空気の流れを発生させる第１、第２の送風機とを備える場合がある。このような冷凍サイクル装置において、圧縮機の冷媒入口と凝縮器の冷媒出口との間で第１、第２の蒸発器が並列に接続される技術が特許文献１に記載されている。

　この技術においては、第１、第２の蒸発器のそれぞれの冷媒入口側を閉じるために、第１、第２の電磁弁が設けられている。したがって、第１、第２蒸発器のうち一方の蒸発器の入口側を第１、第２の電磁弁のうち一方の電磁弁によって閉じることにより、一方の蒸発器に潤滑オイルが流れることを防ぐことができる。このため、第１、第２の送風機のうち当該一方の蒸発器側の送風機を停止した際に、当該一方の蒸発器側の電磁弁を閉じることにより、当該一方の蒸発器側に潤滑オイルが溜まることを未然に防止することができる。

　一方、電磁弁は使わない冷凍サイクル装置において、第１、第２の蒸発器のうち送風機を停止した蒸発器（以下、停止蒸発器という）に溜まった潤滑油を圧縮機側に戻すオイル戻し制御を行う技術が特許文献２に記載されている。

　この技術において、第１、第２の蒸発器のそれぞれの冷媒入口側に第１、第２の膨張弁が設けられる。オイル戻し制御は、圧縮機のＯＮ－ＯＦＦ作動を短時間に数回繰り返す。オイル戻し制御は、圧縮機のＯＮ－ＯＦＦ作動に伴って、第１、第２の膨張弁のうち停止蒸発器側の膨張弁が一時的に開く動く現象を利用し、膨張弁が開いた時に圧縮機の冷媒出口から膨張弁を通して停止蒸発器側に流れる冷媒流れを発生させる。これにより、停止蒸発器側に溜まった潤滑油を圧縮機の入口側に戻すことができる。

特開２００１－１９３５１７号公報特開２０００－２８３５７６号公報

　上記特許文献１の冷凍システムでは、停止蒸発器の入口側の電磁弁を閉じることにより、停止蒸発器に潤滑油が溜まることを未然に防止することができる。しかし、第１、第２の蒸発器の入口側に第１、第２電磁弁を設けることが必要になる。

　上記特許文献２の冷凍システムでは、オイル戻し制御を行うことにより、停止蒸発器側に溜まった潤滑油を圧縮機の入口側に戻すことができるものの、第１、第２の蒸発器のうち停止蒸発器以外の運転蒸発器に流れる冷媒温度が上昇してしまう。このため、他の蒸発器によって車室内空気を十分に冷却することができない。運転蒸発器は、送風機が運転されて、蒸発器を通過する車室内空気の流れが発生している蒸発器である。

　そこで、本発明者は、電磁弁を用いることなく、圧縮機側からの潤滑油が第１、第２の蒸発器のうち第２蒸発器に流れることを回避するようにした冷凍システムを検討した。

　本開示は上記点に鑑みて、圧縮機および第１蒸発器によって構成される冷凍サイクルと、第２蒸発器を含んで構成される冷媒循環回路とを分離するように構成する冷凍システム、および車載冷凍システムを提供することを目的とする。

　本開示の１つの観点によれば、冷凍システムは、潤滑油を含む第１冷媒を圧縮する圧縮機とともに、第１冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成し、第２冷媒から吸熱して第１冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、
　第２冷媒から第１冷媒に放熱させて第２冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　凝縮器とともに第２冷媒が循環する冷媒循環回路を構成し、基本被冷却対象から吸熱することにより、凝縮後の第２冷媒を蒸発させる第２蒸発器と、を備え、
　第１蒸発器の冷媒流路と凝縮器の冷媒流路が独立して構成されることにより、冷凍サイクルと冷媒循環回路とが独立して構成される。

　この観点によれば、圧縮機および第１蒸発器によって構成される冷凍サイクルと、第２蒸発器を含んで構成される冷媒循環回路とを分離するように構成する冷凍システムを提供することができる。これにより、第１冷媒および第２冷媒が混ざらないようにすることができるので、潤滑油が第２蒸発器に流れることを回避することができる。

第１実施形態における車載冷凍システムの全体構成を示す図である。図１の冷媒熱交換器単体を示す斜視図である。図１の冷媒熱交換器の破断図である。第１実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第２実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第２実施形態の第１変形例における車載冷凍システムの構成を示す図である。第３実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第３実施形態の第１変形例における車載冷凍システムの構成を示す図である。第４実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第５実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第５実施形態の第１変形例における車載冷凍システムの構成を示す図である。第６実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。第７実施形態における車載冷凍システムの構成を示す図である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態について説明する。図１は、自動車に車載冷凍システム１を適用した本実施形態の全体の配置レイアウトを示す。

　車載冷凍システム１は、自動車に搭載され、前席側空調ユニット２および後席側空調ユニット３を備える。

　前席側空調ユニット２は、車室内の最前部の計器盤の内側部に配設されて、車室内前席側の領域を空調するものである。前席側空調ユニット２は、空気通路を形成するケース２ａを有し、このケース２ａの上流部に配置された図示しない送風機を有している。この送風機は図示しない内外気切替箱から切替導入される車室内空気または車室外空気を送風する。以下、車室内空気を内気とし、車室外空気を外気とする。

　送風機の下流には送風空気を冷却する冷却用熱交換器として冷凍サイクル１０の蒸発器１４が配置されている。本実施形態の冷凍サイクル１０は、周知の蒸気圧縮式の冷凍サイクルであって、車両エンジン５により電磁クラッチを介して駆動される圧縮機１１を備えている。

　この圧縮機１１により冷媒は高温高圧に圧縮され、この圧縮機１１から吐出されたガス冷媒は凝縮器１２に導入され、この凝縮器１２にてガス冷媒は図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換して凝縮する。凝縮器１２を通過した冷媒は減圧弁１３にて低圧冷媒に減圧され、この減圧後の低圧冷媒が蒸発器１４において内気から吸熱して、蒸発する。蒸発器１４において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機１１に吸入され、圧縮される。低圧冷媒が蒸発器１４において吸熱する対象の内気は、車室内のうち車両進行方向前側空気である。車室内のうち車両進行方向前側空気は、第２被冷却対象であると共に、第２冷媒以外の追加被冷却対象である。

　前席側空調ユニット２内において、蒸発器１４の空気流れ下流側には、車両エンジンからの温水により空調空気を加熱するヒータコア２ｂが配置されている。このヒータコア２ｂの側方にはバイパス通路２ｃが形成されている。ヒータコア２ｂに隣接してエアミックスドア２ｄが回転可能に配置されている。このエアミックスドア２ｄの回転位置の選択により、ヒータコア２ｂを通過して加熱される温風とバイパス通路２ｃを通過する冷風との風量割合が調整されて車室内に吹き出す吹出空気温度が調整される。

　ここで、前席側空調ユニット２の下流端には、図示しないデフロスタ吹出開口部、フェイス吹出開口部およびフット吹出開口部が開口している。これらの開口部は図示しない吹出モードドアにより切替開閉される。デフロスタ吹出開口部、フェイス吹出開口部およびフット吹出開口部を通過した空調空気は、それぞれ車両窓ガラスの内面、前席側乗員の頭部、前席側乗員の足元部に向けて吹き出される。

　次に、後席側空調ユニット３は車室内の後席側を空調するように車室内の後部、例えば、後席の側方部位等に配置される。この後席側空調ユニット３のケース３ａ内には、内気を吸入して送風する図示しない送風機が備えられ、この送風機の下流側に後席側の蒸発器２２が配置されている。この送風機に吸入される内気は、車室内の進行方向後側空気である。

　蒸発器２２は、送風機から吹き出される内気を冷媒により冷却する。蒸発器２２は、凝縮器２１とともに、冷媒を循環させる冷媒循環回路２０を構成する。冷媒循環回路２０は、サーモサイフォンの原理により冷媒を循環させる。冷媒循環回路２０と冷凍サイクル１０とは互いに独立して冷媒が流れるように、蒸発器２２および凝縮器２１が構成されている。

　ここで、冷凍サイクル１０を循環する冷媒には、潤滑油が含まれている。潤滑油は、圧縮機１１の軸受けや圧縮機構を潤滑するために用いられる。以下、説明の便宜上、冷凍サイクル１０を循環する冷媒を第１冷媒とし、冷媒循環回路２０を循環する冷媒を第２冷媒とする。

　なお、本実施形態では、第１冷媒、および第２冷媒としては、ＨＦＣ－１３４ａ等の冷媒を用いる。

　後席側空調ユニット３において、蒸発器２２の下流直後の部位にフェイス吹出開口部および吹出モードドアが配置される。蒸発器２２で冷却された冷風はフェイス吹出開口部から後席側フェイスダクトを通って吹出口から後席側乗員に向けて吹き出す。

　凝縮器２１と蒸発器１４とは、第１冷媒と第２冷媒の間で熱交換する冷媒熱交換器３０を構成している。具体的には、凝縮器２１は、第２冷媒を蒸発器１４を流れる冷媒によって冷却して凝縮する。

　次に、本実施形態の冷媒熱交換器３０の構造について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。図２Ａ、図２Ｂにおいて、矢印Ｙａは第１冷媒の流れ方向、矢印Ｙｂは第２冷媒の流れ方向を示している。

　冷媒熱交換器３０は、タンク４０、４１、４２、複数本のチューブ４３、複数のコルゲートフィン４４、タンク５０、５１、および複数本のチューブ５２を備える。

　複数本のチューブ４３は、空気流れ方向に２列に配列されている。以下、説明の便宜上、複数本のチューブ４３のうち空気流れ方向上流側に並べられている複数本のチューブ４３を複数本の上流側チューブ４３とする。また、複数本のチューブ４３のうち空気流れ方向下流側に並べられている複数本のチューブ４３を複数本の下流側チューブ４３とする。

　複数本の上流側チューブ４３は、それぞれ、空気流れ方向に直交する方向に並べられている。複数本の下流側チューブ４３は、それぞれ、空気流れ方向に直交する方向に並べられている。

　タンク４０は、減圧弁１３から供給される低圧冷媒を複数本の上流側チューブ４３のそれぞれに分配する。タンク４２は、複数本の上流側チューブ４３から流れる冷媒を回収して複数本の下流側チューブ４３のそれぞれに分配する。タンク４１は、複数本の下流側チューブ４３から流れる冷媒を回収して圧縮機１１の入口側に供給する。

　複数本のチューブ５２は、それぞれ、チューブ４３が並ぶ方向（以下、チューブ並び方向という）に分散して並べられている。換言すれば、複数本のチューブ５２は、空気流れ方向に直交する方向に並べられている。複数本のチューブ５２は、それぞれ、複数本の上流側チューブ４３のうち隣り合う２本の上流側チューブ４３の間に狭持されて、かつ複数本の複数本の下流側チューブ４３のうち隣り合う２本の下流側チューブ４３の間に狭持されている。

　このことにより、チューブ５２を流れる第２冷媒と上流側チューブ４３を流れる第１冷媒との間で熱交換され、かつチューブ５２を流れる第２冷媒と下流側チューブ４３を流れる第１冷媒との間で熱交換されることになる。

　つまり、複数本のチューブ５２が構成する冷媒流路と複数本のチューブ４３が構成する冷媒流路とが、互いに独立して構成されて、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換されることになる。

　本実施形態では、複数本の上流側チューブ４３のうちいずれか２本の上流側チューブの間には、複数のコルゲートフィン４４が配置されている。複数本の下流側チューブ４３のうちいずれか２本の下流側チューブの間には、複数のコルゲートフィン４４が配置されている。複数のコルゲートフィン４４は、複数本のチューブ４３のうち対応するチューブ４３の表面に配置されて、チューブ４３の熱交換面積を拡大する。

　本実施形態では、複数本の上流側チューブ４３、複数本のチューブ５２、および、複数のコルゲートフィン４４がチューブ並び方向に並ぶことになる。複数本の下流側チューブ４３、複数本のチューブ５２、および、複数のコルゲートフィン４４がチューブ並び方向に並ぶことになる。

　なお、本実施形態の冷媒熱交換器３０は、タンク４０、４１、４２、５０、５１、複数本のチューブ４３、複数本のチューブ５２、および複数のコルゲートフィン４４を一体ろう付け等によって一体に成形されたものである。

　図３に、冷凍サイクル１０および冷媒循環回路２０の構成を示す。

　タンク５０は、蒸発器２２のタンク２２ｂから流れる冷媒を複数本のチューブ５２に分配する。タンク５１は、複数本のチューブ５２から流れる冷媒を蒸発器２２のタンク２２ｃに供給する。

　このように構成されている冷媒熱交換器３０において、タンク４０、４１、４２、複数本のチューブ４３、および複数のコルゲートフィン４４が蒸発器１４を構成している。タンク５０、５１、および複数本のチューブ５２が凝縮器２１を構成している。

　ここで、タンク４０、４１、４２が構成する冷媒流路と、タンク５０、５１が構成する冷媒流路とが、互いに独立して構成されている。複数本のチューブ４３が構成する冷媒流路と、複数本のチューブ５２が構成する冷媒流路とが、互いに独立して構成されている。タンク４０、４１、４２および複数本のチューブ４３は、蒸発器１４の冷媒流路を構成している。タンク５０、５１、および複数本のチューブ５２が凝縮器２１の冷媒流路を構成している。このため、蒸発器１４の冷媒流路と凝縮器２１の冷媒流路とが互いに独立して構成されている。このことにより、冷凍サイクル１０と冷媒循環回路２０とが独立して構成されている。

　本実施形態の凝縮器２１において、冷媒が流れる冷媒流れ方向は、水平方向よりも下向きの方向に設定されている。

　蒸発器２２は、タンク２２ｂ、２２ｃ、および複数本のチューブ２２ａを備える。タンク２２ｃは、タンク５１から流れる冷媒を複数本のチューブ２２ａに分配する。タンク２２ｂは、複数本のチューブ２２ａから流れる冷媒を回収してタンク５０に供給する。

　ここで、タンク５１は、タンク５０に対して天地方向下側で、かつタンク２２ｃに対して天地方向上側に配置されている。タンク２２ｂは、タンク２２ｃに対して天地方向上側で、かつタンク５０に対して天地方向下側に配置されている。

　本実施形態の蒸発器２２において、冷媒が流れる冷媒流れ方向は、水平方向よりも上向きの方向に設定されている。

　ここで、タンク５１とタンク２２ｃの間に、液冷媒を流通させる冷媒配管６０が接続されている。タンク５０とタンク２２ｂの間に、ガス冷媒を流通させる冷媒配管６１が接続されている。冷媒配管６０、６１の外表面には、断熱材６３が被覆されている。

　次に、本実施形態の車載冷凍システム１の作動について説明する。

　まず、圧縮機１１が蒸発器１４から冷媒（すなわち第１冷媒）を吸入してこの吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。この吐出された冷媒は凝縮器１２に導入され、この凝縮器１２にてガス冷媒は外気と熱交換して凝縮する。凝縮器１２を通過した冷媒は減圧弁１３にて低圧冷媒に減圧される。この減圧後の低圧冷媒が蒸発器１４において車室内空気から吸熱して蒸発する。吸熱する対象の車室内空気は、車室内進行方向前側の空気である。
この蒸発した後の冷媒は再度、圧縮機１１に吸入される。

　一方、凝縮器２１において、タンク５０は、蒸発器２２のタンク２２ｂから流れる冷媒を複数本のチューブ５２に分配する。

　複数本のチューブ４３のうちコルゲートフィン４４を挟む２本のチューブ４３の間には、内気が通過する。この内気は、車室内の車両進行方向前側空気である。複数本のチューブ４３を流れる第１冷媒は、この内気から吸熱して蒸発する。このため、この内気は、第１冷媒によって冷却される。さらに、複数本のチューブ４３のうちチューブ５２を挟む２本のチューブ４３を流れる第１冷媒と当該チューブ５２を流れる第２冷媒とは熱交換される。

　このとき、第２冷媒が第１冷媒によって冷却されて凝縮して液冷媒になる。この液冷媒は、自然対流により冷媒配管６０を通してタンク２２ｃに向かって流れる。タンク２２ｃは、液冷媒を複数本のチューブ２２ａに分配する。複数本のチューブ２２ａを流れる冷媒は、車室内空気から吸熱して蒸発してガス冷媒になる。このように、第２冷媒は、複数本のチューブ２２ａにおいて車室内空気から吸熱することにより、第２冷媒の比重が小さくなる。この車室内空気は、車室内のうち車両進行方向後側空気である。このため、ガス冷媒である第２冷媒は、自然対流により、タンク２２ｂから冷媒配管６１を通してタンク５０に流れる。

　以上説明した本実施形態によれば、車載冷凍システム１において、蒸発器１４は、潤滑油を含む第１冷媒を圧縮する圧縮機１１とともに、第１冷媒を循環させる冷凍サイクル１０を構成し、第２冷媒から吸熱して第１冷媒を蒸発させる。凝縮器２１は、第１冷媒から吸熱されて第２冷媒を凝縮させる。蒸発器２２は、凝縮器２１とともに第２冷媒が循環する冷媒循環回路２０を構成するとともに、車室内のうち車両進行方向後側空気（すなわち第１被冷却対象および基本被冷却対象）から吸熱することにより第２冷媒を蒸発させる。

　蒸発器１４のタンク４０、４１、４２が構成する冷媒流路と、凝縮器２１のタンク５０、５１が構成する冷媒流路とが独立して構成されている。複数本のチューブ５２は、複数本のチューブ４３のうち隣り合う２本のチューブ４３の間にそれぞれ狭持されることにより、複数本のチューブ４３が構成する冷媒流路と複数本のチューブ５２が構成する冷媒流路とが互いに独立して構成されている。このため、蒸発器１４の冷媒流路と凝縮器２１の冷媒流路とが独立して構成されることにより、冷凍サイクル１０と冷媒循環回路２０とが独立して構成されている。

　以上によれば、車載冷凍システム１において、圧縮機１１および蒸発器１４によって構成される冷凍サイクル１０と、蒸発器２２を含んで構成される冷媒循環回路２０とを分離するように構成することができる。したがって、第１冷媒と第２冷媒とが混ざることはない。このため、第１冷媒中の潤滑油が冷媒循環回路２０に循環することを回避することができる。これにより、蒸発器２２側において潤滑油が溜まることが解消される。したがって、圧縮機１１へ潤滑油が戻り易くなり、圧縮機１１において潤滑油が不足することが解消される。その結果、圧縮機１１の品質を向上することができる。

　本実施形態では、冷媒熱交換器３０では、複数本のチューブ５２は、それぞれ、チューブ並び方向に分散して並べられて、かつ複数本のチューブ４３のうち隣り合う２本のチューブ４３の間に狭持されている。このため、チューブ５２を流れる第２冷媒とチューブ４３を流れる第１冷媒とが混ざることなく、第１冷媒と第２冷媒の間で良好に熱交換を行うことができる。

　上記特許文献１、２の冷凍システムのように、１つの冷媒回路で構成されるデュアルエアコン空調装置では、各機器の組合せやリア側の冷媒側配管形状の違いでオイルの溜り方が異なる。したがって、オイル溜りを防止するための冷媒配管形状や電気制御作動パターンの設計仕様を車両毎に決める必要が有り、時間と手間を費やし、設計標準化が難しい。

　これに対して、本実施形態では、上述の如く、冷凍サイクル１０と冷媒循環回路２０とがそれぞれ独立するように構成されている。このため、オイル溜りを防止するための冷媒配管形状や電気制御作動パターンの設計仕様を車両毎に決める必要もない。

　さらに、本実施形態では、オイル戻し制御が無くなり、冷媒戻り配管の形状設計が容易と成り、作り込みの手間が減少する。これに加えて、オイル溜り制御によって２つの蒸発器のうち運転側の蒸発器から吹出される空気温度が一時的に上昇することもなく、安定した車室内空気の温度制御を実現できるので、車室内空気温度のフィーリングの悪化を解消できる。

　従来、１つの冷媒回路で前席側蒸発器と後席側蒸発器とを接続するデュアルエアコン空調装置では、蒸発器毎に蒸発器の入口側に膨張弁や電磁弁を設けたものがある。

　これに対して、本実施形態では、上述の如く、冷凍サイクル１０と冷媒循環回路２０とがそれぞれ独立するように構成されている。このため、後席側蒸発器側に膨張弁や電磁弁を設ける必要なく、後席側蒸発器側に循環する潤滑油を考慮する必要も無い。このため、冷凍システムに使用する潤滑油の使用量を減らすことができる。したがって、コストを低減することができる。

　また、凝縮器の冷媒出口と圧縮機の冷媒入口の間に２つの蒸発器を並列接続した従来の冷凍サイクルでは、２つの蒸発器の間において、冷媒蒸発温度（または冷媒蒸発圧力）、スーパーヒート量、および、低圧配管圧力損失量の差によって冷凍サイクルの効率が低下する場合がある。

　これに対して、本実施形態では、上述の如く、冷凍サイクル１０に接続される蒸発器の個数が１個になる。このため、２つの蒸発器の間において、冷媒蒸発温度（または冷媒蒸発圧力）、スーパーヒート量、および、低圧配管圧力損失量の差による影響が無くなる。その結果、冷凍サイクルの効率が向上し省動力化につながる。

　さらに、２つの蒸発器を作動させるデュアル運転時と、前側席蒸発器のみ運転させる単独運転時で、冷媒必要量の差を考慮する必要が無くなり、その差分の冷媒量を削減できてコスト低減につながる。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、第１冷媒と第２冷媒の間の熱交換および第１冷媒と車室内空気の間の熱交換とが１つの冷媒熱交換器３０によって行われる例について説明した。本実施形態では、これに代えて、第１冷媒と第２冷媒の間の熱交換および第１冷媒と車室内空気の間の熱交換とが独立した熱交換器で行われる。

　図４に第２実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。本実施形態と上記第１実施形態とは蒸発器の構成が相違し、その他の構成は、その説明を省略する。図４において、図３中の要素と同一符号が付された要素は、図３中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　本実施形態の車載冷凍システムには、蒸発器１４Ａ、１４Ｂが蒸発器１４に代えて設けられている。蒸発器１４Ａ、１４Ｂは、減圧弁１３の冷媒出口と圧縮機１１の冷媒入口との間で直列に接続されている。

　蒸発器１４Ａは、第１冷媒により車室内空気を冷却させる。蒸発器１４Ｂは、凝縮器２１とともに冷媒熱交換器３０を構成する。蒸発器１４Ｂは、第１冷媒により凝縮器２１を流れる第２冷媒を冷却させる。

　（第２実施形態の第１変形例）
　上記第２実施形態では、蒸発器１４Ａ、１４Ｂが減圧弁１３の冷媒出口と圧縮機１１の冷媒入口との間で直列に接続された例について説明した。本変形例ではこれに代えて、図５に示すように、蒸発器１４Ａ、１４Ｂが減圧弁１３の冷媒出口と圧縮機１１の冷媒入口との間で並列に接続される。

　図５に第１変形例に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。図５において、図４中の要素と同一符号が付された要素は、図４中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　（第３実施形態）
　上記第１、２の実施形態では、蒸発器２２により後席側空調ユニット３が構成された例について説明した。本実施形態ではこれに代えて、蒸発器２２によりシート空調ユニット７０が構成される。

　図６Ａに第３実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。

　図６Ａにおいて、図３と同一符号が付された要素は、図３中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　シート空調ユニット７０は、車室内の座席のうち乗員が着座する座面から吹き出す空気を蒸発器２２によって冷却するユニットである。つまり、蒸発器２２において第２冷媒により冷却された空気が座面から吹き出されることになる。

　（第３実施形態の第１変形例）
　上記第３実施形態では、蒸発器２２によりシート空調ユニット７０が構成された例について説明した。本変形例ではこれに代えて、蒸発器２２によって図６Ｂに示す車載保冷庫７０Ｘの内部が冷却される。或いは、蒸発器２２によって車載涼温庫内が冷却されてもよい。

　（第４実施形態）
　上記第３実施形態では、蒸発器２２によりシート空調ユニット７０が構成された例についてについて説明した。本実施形態ではこれに代えて、蒸発器２２により、車載電気機器７０Ａが構成される。

　図７に第４実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。

　図７において、図３と同一符号が付された要素は、図３中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　車載電気機器７０Ａとしては、車載電池、車両走行用電動モータ、或いは電気制御機器を用いてもよい。

　車両走行用電動モータは、車載電池の出力電力に基づいて駆動輪を回転させる駆動力を発生する。例えば、車両走行用電動モータとして交流モータを用いることができる。電気制御機器は、車両走行用電動モータを駆動させるために車載電池の出力電力に基づき交流電流を車両走行用電動モータに出力するインバータ回路である。

　（第５実施形態）
　本第５実施形態では、上記第１実施形態において、冷媒循環回路２０に液冷媒圧送用の補助ポンプが設けられた例について説明する。

　図８に第５実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。

　図８において、図１と同一符号が付された要素は、図１中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　本実施形態の冷媒循環回路２０の冷媒配管６０には、液冷媒圧送用の循環ポンプ８０が設けられている。循環ポンプ８０は、冷媒配管６０内を凝縮器２１の冷媒出口側（すなわち、タンク５１側）から蒸発器２２の冷媒入口側（すなわち、タンク２２ｃ）に流れる液冷媒の流れを発生させる。このため、循環ポンプ８０は、冷媒循環回路２０を第２冷媒が自然対流により循環することを補助するために第２冷媒の流れを発生させることになる。

　本実施形態では、自動車の床下のフレーム９０が上側に突起している。このため、冷媒配管６０、６１がフレーム９０を乗りこえるように取り廻されている。よって、冷媒配管６０、６１のうち最も高くなる最高部位６０ａが蒸発器２２のうち最も低くなる最低部位２２ｇよりも高くなっている。

　これに対して、本実施形態では、冷媒循環回路２０の冷媒配管６０には、上述の如く、液冷媒圧送用の循環ポンプ８０が設けられている。このため、最高部位６０ａを乗り越えて冷媒循環回路２０において冷媒を循環することができる。

　（第５実施形態の第１変形例）
　上記第５実施形態では、蒸発器２２によって後席側空調ユニット３が構成された例について説明した。本変形例ではこれに代えて、蒸発器２２によって天井側空調ユニット３Ａが構成される。

　図９に第５実施形態の第１変形例に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。図９において、図８と同一符号が付された要素は、図８中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。天井側空調ユニット３Ａは、車室内の天井側に配置されて、蒸発器２２によって冷却された車室内空気を車両後席側に吹き出す。この場合、蒸発器２２は、凝縮器２１に対して天地方向上側に配置されている。

　これに対して、本実施形態では、循環ポンプ８０は、冷媒循環回路２０を第２冷媒が自然対流により循環することを補助するために第２冷媒の流れを発生させることになる。

　（第６実施形態）
　上記第１実施形態では、車載冷凍システム１において１つの冷媒循環回路２０が設けられた例について説明した。本実施形態ではこれに代えて、車載冷凍システム１において２つの冷媒循環回路２０Ａ、２０Ｂが設けられる。

　図１０に第６実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。図１０において、図３と同一符号が付された要素は、図３中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　冷媒循環回路２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、第２冷媒が循環する。冷媒循環回路２０Ａ、２０Ｂは、独立して構成されている。冷媒循環回路２０Ａは、第１の冷媒循環回路に対応し、凝縮器２１Ａ、および蒸発器２２Ａを備える。冷媒循環回路２０Ｂは、第２の冷媒循環回路に対応し、凝縮器２１Ｂ、および蒸発器２２Ｂを備える。

　ここで、冷媒循環回路２０Ａに流れる第２冷媒と、冷媒循環回路２０Ｂに流れる第２冷媒とが混ざらないように、凝縮器２１Ａ、２１Ｂおよび蒸発器１４が構成されている。

　凝縮器２１Ａ、２１Ｂ、および蒸発器１４は、冷媒熱交換器３０を構成している。蒸発器１４は、第１冷媒により凝縮器２１Ａ、２１Ｂを流れる第２冷媒から吸熱するとともに、車室内前側の空気から吸熱する。

　凝縮器２１Ａ、２１Ｂは、図１の凝縮器２１と同様に構成されている。凝縮器２１Ａ、２１Ｂは、蒸発器１４を流れる第１冷媒により第２冷媒を冷却する。凝縮器２１Ａは、２つ以上の凝縮器のうち１つの凝縮器に対応する。凝縮器２１Ｂは、２つ以上の凝縮器のうち当該１つの凝縮器以外の他の凝縮器に対応する。

　蒸発器２２Ａ、２２Ｂは、図１の蒸発器２２と同様に構成されている。蒸発器２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ第２冷媒により車室内のうち車両進行方向後側の空気を冷却する。蒸発器２２Ａは、２つ以上の第２蒸発器のうち１つの第２蒸発器に対応する。蒸発器２２Ｂは、２つ以上の第２蒸発器のうち当該１つの第２蒸発器以外の他の第２蒸発器に対応する。

　本実施形態では、凝縮器２１Ａと蒸発器２２Ａは、冷媒配管６０、６１によって接続されている。凝縮器２１Ｂと蒸発器２２Ｂは、冷媒配管６０、６１によって接続されている。

　（第７実施形態）
　本第７実施形態では、上記第１実施形態において、冷媒循環回路２０の蒸発器に代えて蓄冷槽熱交換器が備えられた例について説明する。

　図１１に第７実施形態に係る車載冷凍システム１の全体図を示す。図１１において、図３と同一符号が付された要素は、図３中の当該要素と同一のものであり、その説明を省略する。

　本実施形態の冷媒循環回路２０は、図１の蒸発器２２に代えて蓄冷槽熱交換器２２Ｃを備える。

　蓄冷槽熱交換器２２Ｃは、タンク２２ｂ、２２ｃおよび複数本のチューブ２２ａを備える。タンク２２ｃは、凝縮器２１のタンク５１から流れる冷媒を複数本のチューブ２２ａに分配する。タンク２２ｂは、複数本のチューブ２２ａから流れる冷媒を回収して凝縮器２１のタンク５０に供給する。複数本のチューブ２２ａのうち隣り合う２本のチューブ２２ａの間には、蓄冷材２２ｅが配置されている。蓄冷材２２ｅは、第２冷媒によって冷却されて凍ることにより、冷熱を蓄える。

　凝縮器２１のタンク５１と蓄冷槽熱交換器２２Ｃのタンク２２ｃとの間は、冷媒配管６０によって接続されている。凝縮器２１のタンク５０と蓄冷槽熱交換器２２Ｃのタンク２２ｂとの間は、冷媒配管６１によって接続されている。冷媒配管６０には、液冷媒圧送用の循環ポンプ８０が設けられている。循環ポンプ８０は、制御装置１００によって制御される。本実施形態では、タンク２２ｃは、タンク２２ｂよりも天地方向下側に配置されている。

　次に、本実施形態の車載冷凍システム１について説明する。

　制御装置１００は、蓄冷モードでは、矢印Ｙｄの如く、タンク２２ｂ側からタンク５０側に第２冷媒が流れ、かつタンク５１側からタンク２２ｃ側に第２冷媒が流れるように循環ポンプ８０を制御する。蓄冷モードは、第２冷媒により蓄冷材２２ｅを冷却するモードである。

　蓄冷モードでは、タンク５０は、タンク２２ｂから流れる第２冷媒を複数本のチューブ５２のそれぞれに分配し、タンク５１は、複数本のチューブ５２からの第２冷媒を回収して矢印Ｙｄの如くタンク２２ｃに供給する。タンク２２ｃは、タンク５１からの第２冷媒を複数本のチューブ２２ａのそれぞれに分配し、タンク２２ｂは、複数本のチューブ２２ａからの第２冷媒を回収してタンク５０に供給する。

　このとき、複数本のチューブ５２を流通する第２冷媒は、第１冷媒から吸熱されて凝縮し、複数本のチューブ２２ａを流通する第２冷媒は、蓄冷材２２ｅから吸熱する。すなわち、複数本のチューブ２２ａを流通する第２冷媒は、蓄冷材２２ｅ凍らせて蒸発する。

　制御装置１００は、冷房モードでは、矢印Ｙｅの如く、タンク５０側からタンク２２ｂ側に第２冷媒が流れ、かつタンク２２ｃ側からタンク５１側に第２冷媒が流れるように循環ポンプ８０を制御する制御する。冷房モードは、アイドルストップモード等にて車室内空気に対して第２冷媒から放熱するモードである。アイドルストップでは、車両エンジン５が停止されるので、圧縮機１１が停止される。

　冷房モードでは、タンク２２ｂは、タンク５０から流れる第２冷媒を複数本のチューブ２２ａのそれぞれに分配し、タンク２２ｃは、複数本のチューブ２２ａからの第２冷媒を回収してタンク５１に供給する。タンク５１は、タンク２２ｃからの冷媒を複数本のチューブ５２のそれぞれに分配する。タンク５０は、複数本のチューブ５２からの第２冷媒を回収してタンク２２ｂに供給する。

　複数本のチューブ５２を流通する第２冷媒は、車室内空気から吸熱する。この車室内空気は、車室内のうち車両進行方向前側の空気である。具体的には、チューブ５２を流通する第２冷媒は、当該チューブ５２を挟む２本のチューブ４３を介して車室内空気から吸熱する。複数本のチューブ２２ａを流通する第２冷媒は、蓄冷材２２ｅによって冷却されて凝縮される。

　以上により、蓄冷モードでは、第２冷媒は、第１冷媒から吸熱されて凝縮し、この凝縮後の第２冷媒が複数本のチューブ２２ａを流れる際に、蓄冷材２２ｅを凍らせる。冷房モードでは、複数本のチューブ２２ａを流通する第２冷媒は、蓄冷材２２ｅによって冷却されて凝縮される。複数本のチューブ５２を流通する第２冷媒は、チューブ５２を挟む２本のチューブ４３を介して車室内空気から吸熱して蒸発する。このため、アイドルストップ等の冷房能力が不足しているには、蓄冷材２２ｅを用いて車室内空気を冷却することができる。

　（他の実施形態）
　（１）上記第１～第７実施形態では、車載冷凍システム１を自動車に適用した例について説明したが、これに代えて、車載冷凍システム１を自動車以外の移動体（例えば、電車、列車等）、或いは設置型の冷凍装置に適用してよい。

　（２）上記第６実施形態では、２つの冷媒循環回路２０Ａ、２０Ｂが構成された例について説明したが、これに代えて、３つ以上の冷媒循環回路が構成されてもよい。

　（３）なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

　なお、上記実施形態では、車載冷凍システム１が冷凍システムに対応し、蒸発器１４Ａが第２熱交換器に対応し、蒸発器１４Ｂが第１蒸発器に対応し、蒸発器２２が第２蒸発器に対応し、チューブ２２ａが第２チューブに対応する。また、タンク２２ｂ、２２ｃがそれぞれ第４タンク、第３タンクに対応する。また、冷媒熱交換器３０が、熱交換器に対応すると共に第１熱交換器に対応する。また、チューブ５２が第１チューブに対応する。また、タンク５０、５１がそれぞれ第１タンク、第２タンクに対応する。また、チューブ４３が第３チューブに対応し、タンク４０が第５タンクに対応し、タンク４１が第６タンクに対応し、循環ポンプ８０が補助ポンプに対応する。

Claims

　冷凍システムであって、
　潤滑油を含む第１冷媒を圧縮する圧縮機（１１）とともに、前記第１冷媒を循環させる冷凍サイクル（１０）を構成し、第２冷媒から吸熱して前記第１冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
　前記第２冷媒から前記第１冷媒に放熱させて前記第２冷媒を凝縮させる凝縮器（２１）と、
　前記凝縮器とともに前記第２冷媒が循環する冷媒循環回路（２０）を構成し、基本被冷却対象から吸熱することにより、凝縮後の前記第２冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２２）と、を備え、
　前記第１蒸発器の冷媒流路と前記凝縮器の冷媒流路が独立して構成されることにより、前記冷凍サイクルと前記冷媒循環回路とが独立して構成される冷凍システム。
　前記第１蒸発器は、前記第２冷媒と前記第２冷媒以外の追加被冷却対象とを前記第１冷媒によって冷却する熱交換器（３０）を構成する請求項１に記載の冷凍システム。
　前記第１蒸発器および前記凝縮器は、前記第１冷媒によって前記第２冷媒を冷却する第１熱交換器（３０）を構成し、
　当該冷凍システムは、前記第１冷媒によって追加被冷却対象を冷却する第２熱交換器（１４Ａ）を備え、
　前記第１熱交換器および前記第２熱交換器は、前記圧縮機の入口と出口の間で、前記第１冷媒の流れ方向に直列に配置されている請求項１に記載の冷凍システム。
　前記第１蒸発器および前記凝縮器は、前記第１冷媒によって前記第２冷媒を冷却する第１熱交換器（３０）を構成し、
　当該冷凍システムは、前記第１冷媒によって追加被冷却対象を冷却する第２熱交換器（１４Ａ）を備え、
　前記第１熱交換器および前記第２熱交換器は、前記圧縮機の入口と出口の間で、前記第１冷媒の流れ方向に並列に配置されている請求項１に記載の冷凍システム。
　前記凝縮器（２１Ａ、２１Ｂ）および前記第２蒸発器（２２Ａ、２２Ｂ）をそれぞれ２つ以上備え、
　前記２つ以上の凝縮器のうち１つの凝縮器は、前記２つ以上の第２蒸発器のうち１つの第２蒸発器とともに、第１の前記冷媒循環回路（２０Ａ）を構成し、
　前記２つ以上の凝縮器のうち前記１つの凝縮器以外の他の凝縮器は、前記２つ以上の第２蒸発器のうち前記１つの第２蒸発器以外の他の第２蒸発器とともに、第２の前記冷媒循環回路（２０Ｂ）を構成する請求項１に記載の冷凍システム。
　前記第１蒸発器および前記２つ以上の凝縮器は、前記第２冷媒を前記第１冷媒によって冷却する熱交換器（３０）を構成する請求項５に記載の冷凍システム。
　前記凝縮器は、前記第２冷媒をそれぞれ流通させる複数本の第１チューブ（５２）と、前記第２蒸発器によって蒸発された前記第２冷媒を前記複数本の第１チューブのそれぞれに分配する第１タンク（５０）と、前記複数本の第１チューブから流れる前記第２冷媒を回収して前記第２蒸発器側に導く第２タンク（５１）と、を備え、前記複数本の第１チューブ内を流通する前記第２冷媒は、前記第１冷媒に放熱して凝縮されるものであり、
　前記第２蒸発器は、前記第２冷媒をそれぞれ流通させる複数本の第２チューブ（２２ａ）と、凝縮後の前記第２冷媒を前記複数本の第２チューブのそれぞれに分配する第３タンク（２２ｃ）と、前記複数本の第２チューブから流れる前記第２冷媒を回収して前記第１タンクに導く第４タンク（２２ｂ）と、を備え、前記複数本の第２チューブ内を流通する前記第２冷媒は、前記基本被冷却対象から吸熱して蒸発するものである請求項１に記載の冷凍システム。
　前記第１蒸発器は、前記第１冷媒をそれぞれ流通させる複数本の第３チューブ（４３）と、前記第１冷媒を前記複数本の第３チューブのそれぞれに分配する第５タンク（４０）と、前記複数本の第３チューブから流れる前記第１冷媒を回収して前記圧縮機の入口に導く第６タンク（４１）と、を備え、
　前記第５タンクおよび前記第６タンクが構成する冷媒流路と、前記第１タンクおよび前記第２タンクが構成する冷媒流路とが、互いに独立して構成されており、
　前記複数本の第１チューブは、それぞれ、前記複数本の第３チューブのうち隣り合う２本の第３チューブの間に配置されることにより、前記複数本の第１チューブが構成する冷媒流路と、前記複数本の第３チューブが構成する冷媒流路とが、互いに独立して構成されており、
　前記２本の第３チューブの間に配置されている前記第１チューブを流れる前記第２冷媒は、前記２本の第３チューブを流れる前記第１冷媒により冷却される請求項７に記載の冷凍システム。
　前記第２タンクは、前記第１タンクに対して天地方向下側に配置され、かつ前記第３タンクに対して天地方向上側に配置されており、
　前記第４タンクは、前記第３タンクに対して天地方向上側に配置され、かつ前記第１タンクに対して天地方向下側に配置されており、
　前記第２冷媒が自然対流によって、前記第１タンクから前記複数本の第１チューブ、および前記第２タンクを通して前記第３タンクに流れ、さらに前記第３タンクから前記第２チューブ、および前記第４タンクを通して前記第１タンクに流れる請求項８に記載の冷凍システム。
　前記冷媒循環回路には、前記第２冷媒が前記自然対流によって流れることを補助するように前記第２冷媒の流れを発生させる補助ポンプ（８０）が設けられていることを請求項９に記載の冷凍システム。
　当該冷凍システムは自動車に搭載されるものであり、
　前記基本被冷却対象は、前記車室内のうち車両進行方向後側空気であり、
　前記追加被冷却対象は、前記車室内のうち車両進行方向前側空気である請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍システム。
　当該冷凍システムは自動車に搭載されるものであり、
　前記第２蒸発器は、車載保冷庫（７０Ｘ）の内部を前記基本被冷却対象として冷却する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍システム。
　当該冷凍システムは自動車に搭載されるものであり、
　前記第２蒸発器は、車室内の座席のうち乗員が着座する座面から吹き出される空気を前記基本被冷却対象として冷却する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍システム。
　当該冷凍システムは自動車に搭載されるものであり、
　前記第２蒸発器は、前記基本被冷却対象としての車載電気機器（７０Ａ）を冷却する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍システム。
　請求項７または８に記載の冷凍システムを備え、前記第２蒸発器には前記基本被冷却対象としての蓄冷材が設けられ、前記第１蒸発器が前記第２冷媒と車室内空気とを前記第１冷媒によって冷却する車載冷凍システムであって、
　前記第２タンクおよび前記第３タンクのうち一方のタンクから他方のタンクに流れる前記第２冷媒の流れを発生させることにより、前記冷媒循環回路において前記第２冷媒を循環させる循環ポンプ（８０）と、
　前記循環ポンプを制御する制御装置（１００）と、を備え
　前記制御装置は、蓄冷モードでは、前記第２タンクから前記第３タンクに前記第２冷媒を流すように前記循環ポンプを制御し、
　前記蓄冷モードでは、前記第１タンクからの第２冷媒が前記複数本の第１チューブを流れる際に、前記第２冷媒が前記第１冷媒から吸熱され、前記第３タンクからの第２冷媒が前記複数本の第２チューブを流れる際に、前記第２冷媒が前記蓄冷材を冷却して、
　前記制御装置は、冷房モードでは、前記第３タンクから前記第２タンクに前記第２冷媒を流すように前記循環ポンプを制御し、
　前記冷房モードでは、前記第２タンクは、前記第３タンクからの第２冷媒を前記複数本の第１チューブのそれぞれに分配し、前記第１タンクは、前記複数本の第１チューブからの前記第２冷媒を回収して前記第４タンクに供給し、前記第４タンクは、前記第１タンクから流れる第２冷媒を前記複数本の第２チューブのそれぞれに分配し、前記第３タンクは、前記複数本の第２チューブからの第２冷媒を回収して前記第２タンクに供給し、前記複数本の第２チューブを流通する第２冷媒は、前記蓄冷材によって冷却され、この冷却された第２冷媒が前記複数本の第１チューブを流通する際に、前記車室内空気を冷却する車載冷凍システム。