JP2008051474A - 超臨界冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器の運転状態の変化に対しても成績係数の低下を防止可能とする超臨界冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル内の高圧圧力が冷媒の臨界圧以上になる蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクル装置において、放熱器１２０の冷媒下流側で分岐する複数の高圧側分岐流路１２１、１２２と、複数の高圧側分岐流路１２１、１２２を流れる冷媒を減圧する複数の減圧器１３１、１３２と、複数の減圧器１３１、１３２から流出される冷媒を蒸発させて圧縮機１１０側に流出させる複数の蒸発器１４１、１４２と、複数の高圧側分岐流路１２１、１２２のうち、高圧側分岐流路１２１、１２２の分岐点Ａから複数の減圧器１３１、１３２までのそれぞれの間を流れる高圧冷媒と複数の蒸発器１４１、１４２から流出される低圧冷媒との間で熱交換する複数の内部熱交換器１７１、１７２とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）等のように、高圧側の冷媒圧力が超臨界状態となる冷媒を用い、複数の蒸発器を備える超臨界冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、超臨界冷凍サイクル装置として、例えば特許文献１（特許文献１中の図５）に示されるように、冷媒を臨界圧力を超える圧力まで昇圧可能とする圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、放熱器出口側の冷媒圧力を放熱器出口側の冷媒温度に基づいて決定される所定圧力に制御する膨張装置と、並列に配設されて膨張装置で減圧された冷媒を蒸発させる第１、第２の蒸発器とが環状に接続されてサイクルを形成し、サイクルの途中に、放熱器から膨張装置へ導かれる高圧冷媒と、蒸発器から圧縮機へ導かれる低圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器が設けられたものが知られている。
特開２００５‐１０６３１８号公報

しかしながら、上記のような超臨界冷凍サイクル装置においては、以下のような問題がある。

複数の蒸発器を有する場合では、冷媒が流れている蒸発器の数により冷媒流量が大きく変わるため、内部熱交換器での熱交換量や、圧縮機吐出後の吐出温度が変化する。

例えば、高圧圧力が同一であれば、複数の蒸発器に冷媒を流している場合に比べて、一つの蒸発器に冷媒を流している場合は、蒸発器での冷媒蒸発量が少ないため、圧縮機の吸入圧力が低くなり冷媒流量も少ない。このため、放熱器の出口冷媒温度（＝内部熱交換器の高圧側入口冷媒温度）と、内部熱交換器の低圧側入口冷媒温度との温度差が大きくなり、また、冷媒流量は少ないために、内部熱交換器による圧縮機の吸入冷媒の過熱度が大きくなり、圧縮機吐出後の吐出温度も高くなってしまう。

逆に、複数の蒸発器に冷媒を流している場合は、蒸発器での冷媒蒸発量が多くなり、圧縮機の吸入圧力が高くなり冷媒流量も増加する。このため、放熱器の出口冷媒温度（＝内部熱交換器の高圧側入口冷媒温度）と、内部熱交換器の低圧側入口冷媒温度との温度差が小さくなり、また、冷媒流量も多いため、圧縮機の吸入冷媒の過熱度が小さくなり、圧縮機吐出後の吐出温度が低くなってしまう。

超臨界冷凍サイクル装置においては、内部熱交換器の性能（熱交換量）を大きくして圧縮機の吸入冷媒の過熱度を高くすると成績係数（ＣＯＰ）も向上するが、冷媒の吐出温度は、高圧部品の許容温度以下にする必要がある。内部熱交換器の性能は、吐出温度が許容温度を超えないように吐出温度が最も高くなる、一つの蒸発器に冷媒を流している条件で決める必要があるが、複数の蒸発器に冷媒を流している場合には、上記のように圧縮機の吸入冷媒の過熱度が小さくなり、吐出温度が低くなってしまう。このため、吐出温度の許容上限温度で作動させた場合に比較してＣＯＰが低い状態で運転されてしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、蒸発器の運転状態の変化に対しても成績係数（ＣＯＰ）の低下を防止可能とする超臨界冷凍サイクル装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、冷凍サイクル内における高圧圧力が冷媒の臨界圧以上になる蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクル装置において、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１０）と、圧縮機（１１０）から吐出される冷媒の放熱を行う放熱器（１２０）と、放熱器（１２０）の冷媒下流側で分岐する複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）と、複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）を流れる冷媒をそれぞれ減圧する複数の減圧器（１３１、１３２）と、複数の減圧器（１３１、１３２）から流出される冷媒をそれぞれ蒸発させて圧縮機（１１０）側に流出させる複数の蒸発器（１４１、１４２）と、複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）のうち、高圧側分岐流路（１２１、１２２）の分岐点（Ａ）から複数の減圧器（１３１、１３２）までのそれぞれの間を流れる高圧冷媒と複数の蒸発器（１４１、１４２）から流出される低圧冷媒との間で熱交換する複数の内部熱交換器（１７１、１７２）とを備えることを特徴としている。

これにより、複数の蒸発器（１４１、１４２）のそれぞれに対応するように複数の内部熱交換器（１７１、１７２）を配設した形で作動させることができるので、複数の蒸発器（１４１、１４２）の運転状態（冷媒を流している蒸発器（１４１、１４２）の数）によらず、圧縮機（１１０）の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低下してしまうのを防止することができる。

上記請求項１に記載の発明において、請求項２に記載の発明のように、複数の蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて、気液分離する気液分離器（１５０）と、気液分離器（１５０）の冷媒下流側で分岐して、再び圧縮機（１１０）に合流する複数の低圧側分岐流路（１６１、１６２）とを設けて、複数の内部熱交換器（１７１、１７２）で熱交換される低圧冷媒として、複数の低圧側分岐流路（１６１、１６２）をそれぞれ流れる冷媒とすることができる。

また、請求項１に記載の発明において、請求項３に記載の発明のように、複数の蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて圧縮機（１１０）に流入させる低圧側集合流路（１６３）を設けて、複数の内部熱交換器（１７１、１７２）で熱交換される低圧冷媒として、低圧側集合流路（１６３）を順次流れる冷媒としても良い。

また、請求項１に記載の発明において、請求項４に記載の発明のように、複数の蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて圧縮機（１１０）に流入させる低圧側集合流路（１６３）を設け、複数の内部熱交換器（１７１、１７２）は、高圧冷媒が流通する複数の高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）と、低圧冷媒が流通する一つの低圧流路（１７１ｂ）とを一体的に備えるようにして、低圧流路（１７１ｂ）に低圧側集合流路（１６３）を流れる冷媒が流通するようにしても良い。

そして、請求項４に記載の内部熱交換器（１７１、１７２）は、請求項５に記載の発明のように、一つの低圧流路（１７１ｂ）の周囲を、複数の高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）が囲むように、あるいは、一つの低圧流路（１７１ｂ）に複数の高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）が並べられて形成されるものとすることができる。

また、請求項６に記載の発明では、冷凍サイクル内における高圧圧力が冷媒の臨界圧以上になる蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクル装置において、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１０）と、圧縮機（１１０）から吐出される冷媒の放熱を行う放熱器（１２０）と、放熱器（１２０）から流出される冷媒を減圧する減圧器（１３１）と、減圧器（１３１）の冷媒下流側で分岐する複数の低圧側分岐流路（１２１ｂ、１２２ｂ）と、複数の低圧側分岐流路（１２１ｂ、１２２ｂ）を流れる冷媒をそれぞれ蒸発させて圧縮機（１１０）側に流出させる複数の蒸発器（１４１、１４２）と、放熱器（１２０）から減圧器（１３１）までの間を流れる高圧冷媒と複数の蒸発器（１４１、１４２）から流出される低圧冷媒との間で熱交換する複数の内部熱交換器（１７１、１７２）とを備え、複数の内部熱交換器（１７１、１７２）は、低圧冷媒が流通する複数の低圧流路（１７１ｂ，１７２ｂ）と、高圧冷媒が流通する一つの高圧流路（１７１ａ）とを一体的に備えることを特徴としている。

これにより、請求項４に記載の発明に対して、減圧器（１３１）の使用数を削減して、また、複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）の設定を不要として、複数の蒸発器（１４１、１４２）の運転状態（冷媒を流している蒸発器（１４１、１４２）の数）によらず、圧縮機（１１０）の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低下してしまうのを防止することができる。

請求項６に記載の発明における内部熱交換器（１７１、１７２）は、請求項７に記載の発明のように、一つの高圧流路（１７１ａ）の周囲を、複数の低圧流路（１７１ｂ、１７２ｂ）が囲むように、あるいは、一つの高圧流路（１７１ａ）に複数の低圧流路（１７１ｂ、１７２ｂ）が並べられて形成されるものとすることができる。

請求項１に記載の発明において、請求項８に記載の発明のように、複数の蒸発器（１４１、１４２）から流出される冷媒は、それぞれ圧縮機（１１０）側で合流するようにして、複数の内部熱交換器（１７１、１７２）のそれぞれにおける高圧冷媒および低圧冷媒は、複数の蒸発器（１４１、１４２）のそれぞれにおける高圧冷媒および低圧冷媒が対応するように形成することができる。

請求項９に記載の発明では、複数の蒸発器（１４１、１４２）のうち、少なくも一つの蒸発器（１４１）の冷媒下流側に、冷媒の気液を分離する気液分離器（１５０）が設けられたことを特徴としている。

これにより、圧縮機（１１０）に対する液相冷媒の流出を無くすことができるので、圧縮機（１１０）における液圧縮を確実に防止することができる。

請求項１０に記載の発明では、内部熱交換器（１７１、１７２）の熱交換後の低圧冷媒の過熱度が、減圧器（１３２）によって所定値となるように制御されるようにしたことを特徴としている。

これにより、蒸発器（１４１、１４２）の冷媒出口部における過熱度を小さくすることができるので、蒸発器（１４１、１４２）における冷房性能を向上させることができると共に、吹出し温度の分布を低減することができる。更に、圧縮機（１１０）に吸入される冷媒の過熱度を直接的に制御できるので、複数の蒸発器（１４１、１４２）の運転状態の違いによる成績係数（ＣＯＰ）のバラツキを小さくすることができる。

請求項１０に記載の発明における減圧器（１３２）は、請求項１１に記載の発明のように、熱交換後の低圧冷媒の過熱度に応じて、弁開度を調節して冷媒の減圧をする機械式の制御弁（１３２）とすることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。本実施形態に係る超臨界冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置）１００は、複数の蒸発器１４１、１４２を備えた蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であり、その一例として自動車などに用いられるデュアルタイプの車両用空調装置に適用したものを説明する。また、この冷凍サイクル装置１００では、冷媒としては二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いており、高圧圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルとなっている。

冷凍サイクル装置１００は、図１に示すように、圧縮機１１０、放熱器１２０、膨張弁１３１、１３２、蒸発器１４１、１４２、アキュムレータ１５０、内部熱交換器１７１、１７２等が順次接続されて構成されている。

圧縮機１１０は、冷媒を吸入圧縮して、高温高圧冷媒として後述する放熱器１２０側に吐出する流体機械であり、図示しない制御装置（ＥＣＵ）によってその作動が制御される。冷媒は、圧縮機１１０によって臨界圧力以上となるように圧縮される。尚、圧縮機１１０としては、一回転当たりの吐出容量を変更可能として吐出量を調整する可変容量型のものや、一回転当たりの吐出容量は所定値に固定されているが、ＯＮ−ＯＦＦ作動による作動比率によって吐出量を調整する固定容量型のもの等が使用される。

放熱器１２０は、上記の圧縮機１１０から吐出された高温高圧冷媒の放熱を行う高圧側熱交換器である。放熱器１２０には、送風ファン１２０ａが設けられており、放熱器１２０は、圧縮機１１０より吐出された高温高圧冷媒と、送風機１２０ａによる送風空気（あるいは車両の走行時の走行風）との間で熱交換し、冷媒を冷却する。尚、送風ファン１２０ａは、例えば、モータ駆動による電動ファン、エンジン駆動によるエンジンファン、油圧モータ駆動による油圧モータファン等で構成することができる。

放熱器１２０の冷媒下流側には、Ａを分岐点として、第１高圧側分岐流路１２１と、第２高圧側分岐流路１２２との２つの流路が形成されている。そして、各高圧側分岐流路１２１、１２２の途中には、高圧制御膨張弁１３１とスーパーヒート膨張弁１３２とが設けられている。

高圧制御膨張弁１３１は、第１減圧器を成すものであり、ここでは、放熱器１２０の出口側冷媒温度を感温部で検出し、冷凍サイクルの成績係数（以下、ＣＯＰ）が最適（最大）となる高圧圧力に制御すると共に、後述する第１蒸発器１４１に向けて冷媒を減圧膨張させる機械式の膨張弁としている。尚、高圧制御膨張弁１３１は、上記の機械式の他に、ＥＣＵによって電気的に制御される電気式膨張弁としても良い。

スーパーヒート制御弁１３２は、第２減圧器を成すものであり、ここでは、後述する第２蒸発器１４２の出口側冷媒温度と第２蒸発器１４２内の冷媒圧力を検出して第２蒸発器１４２の出口側冷媒の過熱度（スーパーヒート量）を所定の過熱度に制御する機械式の膨張弁（機械式の制御弁）としている。スーパーヒート制御弁１３２は、冷凍サイクル内において高圧制御膨張弁１３１と並列に配置される関係にある。

第２高圧側分岐流路１２２において、上記スーパーヒート制御弁１３２の冷媒上流側には、ＥＣＵによって開閉制御される電磁弁１２２ａが設けられている。電磁弁１２２ａは、開閉することによって、放熱器１２０から流出されて、第２高圧側分岐流路１２２を流れてきた冷媒が第２蒸発器１４２側に流入することを許容する場合と、阻止する場合とを切替え自在とする弁である。

第１蒸発器１４１は、高圧側制御膨張弁１３１によって減圧膨張された液冷媒を蒸発させる第１の低圧側熱交換器であり、第１高圧側分岐流路１２１の高圧側制御膨張弁１３１の冷媒下流側に接続されている。第１蒸発器１４１は、第１ブロワ１４１ａによって送風される送風空気から吸熱して液冷媒を蒸発させる。送風空気は、冷媒から熱を奪われて冷却されると共に除湿されて、冷房風として車室内前方側から前部座席の乗員に向けて送風されるようになっている。

第２蒸発器１４２は、スーパーヒート膨張弁１３２によって減圧膨張された液冷媒を流出側において所定過熱度を持って蒸発させる第２の低圧側熱交換器であり、第２高圧側分岐流路１２２のスーパーヒート膨張弁１３２の冷媒下流側に接続されている。第２蒸発器１４２は、第２ブロワ１４１ａによって送風される送風空気から吸熱して液冷媒を蒸発させる。送風空気は、冷媒から熱を奪われて冷却されると共に除湿されて、冷房風として車室内後方側から後部座席の乗員に向けて送風されるようになっている。

第１蒸発器１４１、第２蒸発器１４２から流出される冷媒は、合流（集合）されてアキュムレータ１５０に流入されるようになっている。アキュムレータ１５０は、冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えると共に、両蒸発器１４１、１４２から流入される冷媒を、液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器である。アキュムレータ１５０は、各蒸発器１４１、１４２の冷媒下流側と、後述する第１、第２内部熱交換器１７１、１７２との間に配置されている。

アキュムレータ１５０の冷媒下流側には、一端分岐すると共に、再び合流して圧縮機１１０の吸入側に接続される第１低圧側分岐流路１６１と第２低圧側分岐流路１６２との２つの流路が形成されている。

そして、第１高圧側分岐流路１２１と第１低圧側分岐流路１６１との間に第１内部熱交換器１７１が設けられ、また、第２高圧側分岐流路１２２と第２低圧側分岐流路１６２との間に第２内部熱交換器１７２が設けられている。

第１内部熱交換器１７１は、第１高圧側分岐流路１２１を流通する高圧冷媒と、第１低圧側分岐流路１６１を流通する低圧冷媒との間で熱交換する熱交換器である。第１内部熱交換器１７１は、高圧冷媒が流れる高圧流路１７１ａと低圧冷媒が流れる低圧流路１７１ｂとの２つの流路を備え、両流路１７１ａ、１７２ｂが近接するように配設された熱交換器として形成されている。

また、第２内部熱交換器１７２は、上記第１内部熱交換器１７１と同様に、第２高圧側分岐流路１２２を流通する高圧冷媒と、第２低圧側分岐流路１６２を流通する低圧冷媒との間で熱交換する熱交換器である。第２内部熱交換器１７２は、高圧冷媒が流れる高圧流路１７２ａと低圧冷媒が流れる低圧流路１７２ｂとの２つの流路を備え、両流路１７２ａ、１７２ｂが近接するように配設された熱交換器として形成されている。

次に、上記構成に基づく冷凍サイクル装置１００の作動について説明する。

まず、第１、第２蒸発器１４１、１４２を共に作動させる場合は、図示しないＥＣＵによって電磁弁１２２ａが開かれる。

圧縮機１１０の作動によって冷媒は高温高圧に圧縮されて放熱器１２０に吐出される。放熱器１２０は、送風ファン１２０ａによる送風空気によって冷媒を冷却する。放熱器１２０から流出される冷媒は、分岐点Ａにおいて第１高圧側分岐流路１２１と、第２高圧側分岐流路１２２とに分かれて流れる。第１高圧側分岐流路１２１を流通する高圧冷媒は、第１内部熱交換器１７１の高圧流路１７１ａを経て、高圧制御膨張弁１３１によって高圧圧力が所定圧力に維持されつつ、減圧膨張されて第１蒸発器１４１に至る。

また、分岐点Ａから第２高圧側分岐流路１２２を流通する高圧冷媒は、第２内部熱交換器１７２の高圧流路１７２ａ、電磁弁１２２ａを経て、スーパーヒート膨張弁１３２によって減圧膨張されて第２蒸発器１４２に至る。

各蒸発器１４１、１４２は、第１、第２ブロワ１４１ａ、１４２ａからの送風空気から吸熱して、低圧冷媒を蒸発させると共に、その時の蒸発潜熱によって送風空気を冷却する。第２蒸発器１４２においては、スーパーヒート膨張弁１３２によって、出口側冷媒の過熱度が所定過熱度に維持される。

そして、各蒸発器１４１、１４２から流出された低圧冷媒は、アキュムレータ１５０で気液分離されて、気相冷媒が流出されて第１低圧側分岐流路１６１、第２低圧側分岐流路１６２を流れる。

第１内部熱交換器１７１において、第１高圧側分岐流路１２１から高圧流路１７１ａに流入する高圧冷媒と、第１低圧側分岐流路１６１から低圧流路１７１ｂに流入する低圧冷媒とが流れる。高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。そして、冷却された高圧冷媒は高圧制御膨張弁１３１に至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

また、第２内部熱交換器１７２において、第２高圧側分岐流路１２２から高圧流路１７２ａに流入する高圧冷媒と、第２低圧側分岐流路１６２から低圧流路１７２ｂに流入する低圧冷媒とが流れる。高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。そして、冷却された高圧冷媒は電磁弁１２２ａを経てスーパーヒート膨張弁１３２に至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

次に、第１蒸発器１４１を作動させて、第２蒸発器１４２は作動させない場合は、図示しないＥＣＵによって電磁弁１２２ａが閉じられる。この時は、放熱器１２０から流出されて第２高圧側分岐流路１２２に流入した冷媒は、電磁弁１２２ａによって停止され、第２内部熱交換器１７２の高圧流路１７２ａ、および第２蒸発器１４２での冷媒流れが阻止される。

よって、放熱器１２０から流出された冷媒は、第１高圧側分岐流路１２１を流通して、第１蒸発器１４１で蒸発され、アキュムレータ１５０を経て、第１、第２低圧側分岐流路１６１、１６２を流れ、圧縮機１１０に戻る。つまり、第１内部熱交換器１７１、第１蒸発器１４１が作状態となり、第２蒸発器１４２は非作動状態となる。

このように、本実施形態では、２つの蒸発器１４１、１４２に対応するように各高圧側分岐流路１２１、１２２、各低圧側分岐流路１６１、１６２を設けると共に、それぞれの分岐流路１２１、１２２、１６１、１６２を流通する冷媒間の熱交換を行なう２つの内部熱交換器１７１、１７２を設けるようにしている。これにより、２つの蒸発器１４１、１４２のそれぞれに対応するように２つの内部熱交換器１７１、１７２を作動させることができるので、２つの蒸発器１４１、１４２の運転状態（冷媒を流している蒸発器１４１、１４２の数）によらず、圧縮機１１０の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルのＣＯＰが低下してしまうのを防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図２に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、第１減圧器としての高圧側制御膨張弁１３１、および第２減圧器としてのスーパーヒート膨張弁１３２をそれぞれ、所定開度に設定されたオリフィス（固定絞り）１３１ａ、１３２ａに変更している。

また、第１、第２低圧側分岐流路１６１、１６２を１つの低圧側集合流路１６３として形成すると共に、各内部熱交換器１７１，１７２の低圧流路１７１ｂ、１７２ｂは、低圧側集合流路１６３において、アキュムレータ１５０と圧縮機１１０との間に直列に接続されるようにして、アキュムレータ１５０→第２内部熱交換器１７２→第１内部熱交換器１７１→圧縮機１１０の順に冷媒が流れる構成としている。

これにより、第１、第２減圧器を簡素なものにすることができ、低圧側集合流路１６３の分岐部、合流部を減らすことができるので、低コストでの対応が可能となる。

尚、第１実施形態に対して、スーパーヒート膨張弁１３２側のみをオリフィス１３２ａに変更したものとしても良い。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図３〜図５に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、第１減圧器としてＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂを用いると共に、冷媒流路を変更して、２つの内部熱交換器１７１、１７２を一体的に形成した内部熱交換器１７１Ａとしたものである。

Ｂｏｘ型高圧制御弁１３１ｂは、感温部１３１ｃと弁体部１３１ｄとが一体的に形成されたものであり、放熱器１２０から流出される高温高圧冷媒がまず感温部１３１ｃを通り、後述する内部熱交換器１７１Ａ（高圧流路１７１ａ）を流通した後に再び弁体部１３１ｄを流通するようにしたものである。Ｂｏｘ型高圧制御弁１３１ｂの感温部１３１ｃは、両高圧側分岐流路１２１、１２２の分岐点Ａの冷媒下流側に設けられている。

尚、感温部１３１ｃは、ダイヤフラムを挟む２つの圧力室内を備えるものであり、ダイヤフラムは冷媒温度に応じて発生する２つの圧力室間の圧力バランスによって変位するようになっている。弁体部１３１は上記ダイヤフラムに接続されており、ダイヤフラムの変位に応じて変位する事で弁開度を変化させるようになっている。

冷凍サイクルとしての冷媒流路は、以下のように変更している。即ち、第１蒸発器１４１の冷媒下流側をアキュムレータ１５０に接続している。また、第２蒸発器１４２の冷媒下流側をアキュムレータ１５０の流出側と合流させて、以下、一つの低圧集合流路１６３として圧縮機１１０に接続されるようにしている。

内部熱交換器１７１Ａは、図４、図５に示すように、内管１７３および外管１７４を備え、両管１７３、１７４が円周方向に並ぶ複数のリブ１７５によって接続された二重管をベースに形成されるようにしている。二重管の中央部には、外管１７４の長手方向を仕切る仕切り部１７６が形成されている。よって、内管１７３、外管１７４、仕切り部１７６によって、内部熱交換器１７１Ａには大きく３つの内部空間が形成されている。１つは、内管１７３の内部に形成される空間であり、これを低圧流路１７１ｂとしている。２つ目、３つ目は、内管１７３の長手方向において仕切り部１７６を境にして内管１７３と外管１７４との間に形成される空間であり、一方（図４中の右側）を高圧流路１７１ａとし、他方（図４中の左側）を高圧流路１７２ａとしている。即ち、内部熱交換器１７１Ａは、一つの低圧流路１７１ｂの長手方向に複数の高圧流路１７１ａ、１７２ａが並ぶように形成されている。

そして、高圧流路１７１ａの長手方向の両端部側には、この高圧流路１７１ａにそれぞれ連通する高圧流入部１７７ａと高圧流出部１７７ｂとが形成されている。また、同様に、高圧流路１７２ａの長手方向の両端部側には、この高圧流路１７２ａにそれぞれ連通する高圧流入部１７８ａと高圧流出部１７８ｂとが形成されている。更に、低圧流路１７１ｂの長手方向の両端部側には、この内部流路１７１ｂにそれぞれ連通する低圧流入部１７９ａと低圧流出部１７９ｂとが形成されている。

高圧流入部１７７ａは放熱器１２０（Ｂｏｘ型高圧制御弁１３１ｂの感温部１３１ｃ側）に接続され、高圧流出部１７７ｂは第１蒸発器１４１（Ｂｏｘ型高圧制御弁１３１ｂの弁体部１３１ｄ側）に接続されている。また、高圧流入部１７８ａは放熱器１２０に接続され、高圧流出部１７８ｂはスーパーヒート膨張弁１３２（第２蒸発器１４２側）に接続されている。更に、低圧流入部１７９ａはアキュムレータ１５０に接続され、低圧流出部１７９ｂは圧縮機１１０に接続されている。

本実施形態では、第１、第２蒸発器１４１、１４２を共に作動させる場合（電磁弁１２２ａ開の場合）は、内部熱交換器１７１Ａにおいて、第１高圧側分岐流路１２１から高圧流路１７１ａに高圧冷媒が流入し、また、第２高圧側分岐流路１２２から高圧流路１７２ａに高圧冷媒が流入する。更に、低圧側集合流路１６３から低圧流路１７１ｂに低圧冷媒が流入する。そして、高圧流路１７１ａ、および高圧流路１７２ａの高圧冷媒と低圧流路１７１ｂの低圧冷媒との間で熱交換が成される。つまり、内部熱交換器１７１Ａは、高圧流路１７１ａ、１７２ａに対応する２つの独立した熱交換器として機能する。そして、高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。冷却された高圧冷媒はＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂ、スーパーヒート膨張弁１３２に至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

次に、第１蒸発器１４１を作動させて、第２蒸発器１４２は作動させない場合は、内部熱交換器１７１Ａにおいて、第１高圧側分岐流路１２１から高圧流路１７１ａに高圧冷媒が流入する。更に、第１蒸発器１４１を通過した分の冷媒が、低圧側集合流路１６３から低圧流路１７１ｂに流入する。そして、高圧流路１７１ａの高圧冷媒と低圧流路１７１ｂの低圧冷媒との間で熱交換が成される。高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。冷却された高圧冷媒はＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂに至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

本実施形態も第１実施形態と同様に、２つの蒸発器１４１、１４２のそれぞれに対応するように内部熱交換器１７１Ａで熱交換することができるので、２つの蒸発器１４１、１４２の運転状態（冷媒を流している蒸発器１４１、１４２の数）によらず、圧縮機１１０の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルのＣＯＰが低下してしまうのを防止することができる。

また、上記第１実施形態に対して、蒸発器１４１、１４２の下流側となる冷媒流路を分岐させる必要がなく（低圧側分岐流路１６１、１６２を廃止して低圧側集合流路１６３として形成）、分岐部、合流部を廃止して、シンプルな冷媒配管とすることができる。

また、上記低圧側集合流路１６３の形成に伴って、内部熱交換器１７１Ａを一体的に構成することができ、内部熱交換器の簡素化、および搭載性を向上させることができる。

また、第１減圧器としてＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂとしており、高圧制御膨張弁１３１に対して、シンプルな構成とすることができる。

尚、Ｂｏｘ型高圧制御弁１３１の感温部１３１ｃは、両高圧側分岐流路１２１、１２２の分岐点Ａの冷媒下流側に設けるようにしたが、分岐点Ａの冷媒上流側に設けるようにしても良い。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図６、図７に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態に対して内部熱交換器１７１Ａの構造を変更して、内部熱交換器１７１Ｂとしたものである。

内部熱交換器１７１Ｂは、３つの断面扁平状のチューブを重ね合わせることで形成されるようにしている。チューブは、例えば押出し成形によって、内部が複数の空間に区画されたものとなっており、断面扁平状の長辺側の面が互いに接触するように接合されている。３つのチューブのうち、真ん中のチューブが低圧流路１７１ｂを形成しており、外側の２つのチューブがそれぞれ高圧流路１７１ａ、１７２ａを形成している。即ち、一つの低圧流路１７１ｂの周囲が、２つの高圧流路１７１ａ、１７２ａによって囲まれるように（ここでは挟まれるように）して形成されている。

各チューブの長手方向の端部側には、ジョイントが接合されて、チューブ内部に対する流入部、流出部が形成されている。具体的には、高圧流路１７１ａの一端側に第１高圧流入部１７７ａが形成され、他端側に第１高圧流出部１７７ｂが形成されている。また、高圧流路１７２ａの一端側に第２高圧流入部１７８ａが形成され、他端側に第２高圧流出部１７８ｂが形成されている。更に、低圧流路１７１ｂの一端側に低圧流出部１７９ｂが形成され、他端側に低圧流入部１７９ａが形成されている。各流入部１７７ａ、１７８ａ、１７９ａ、各流出部１７７ｂ、１７８ｂ、１７９ｂの相手側は、上記第３実施形態と同一である。

第４実施形態の冷凍サイクル装置１００の作動は上記第３実施形態と同じであり、これにより、上記第３実施形態と同一の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図８に示す。第５実施形態は、上記第３実施形態に対して、冷媒流路を変更して、内部熱交換器１７１Ａに代えて内部熱交換器１７１Ｂを採用したものである。

冷凍サイクルとしての冷媒流路は、以下のように変更している。即ち、放熱器１２０の冷媒下流側を第１、第２高圧側分岐流路１２１、１２２に代えて、１つの高圧冷媒流路１２３としており、高圧冷媒流路１２３の冷媒下流側に高圧制御膨張弁１３１を設けている。そして、高圧冷媒流路１２３における高圧制御膨張弁１３１の冷媒下流側を、三方流量調整弁１２４の一つの流路口に接続している。また、三方流量調整弁１２４の残り２つの流路口には、それぞれ第１低圧側分岐流路１２１ｂと第２低圧側分岐流路１２２ｂとが接続されるようにしている。第１、第２低圧側分岐流路１２１ｂ、１２２ｂは、冷媒下流側（内部熱交換器１７１Ｂと圧縮機１１０との間）で合流されて、低圧側集合流路１６３として形成され、低圧側集合流路１６３の冷媒下流側が圧縮機１１０の冷媒吸入側に接続されている。

尚、三方流量調整弁１２４は、図示しないＥＣＵによって第１、第２低圧側分岐流路１２１ｂ、１２２ｂに対する弁開度が調整される弁であり、この三方流量調整弁１２４によって、高圧側冷媒流路１２３から各低圧側分岐流路１２１ｂ、１２２ｂへ流れる冷媒量が調整（分配）されるようになっている。

第１低圧側分岐流路１２１ｂには、第１蒸発器１４１、アキュムレータ１５０が順に配設されており、また、第２低圧側分岐流路１２２ｂには、第２蒸発器１４２が配設されている。

内部熱交換器１７１Ｂは、一つの高圧流路１７１ａと、２つの低圧流路１７１ｂ、１７２ｂとを備える熱交換器としており、高圧流路１７１ａを挟むように（囲むように）２つの低圧流路１７１ｂ、１７２ｂが配設されて一体的に形成されている。

高圧流路１７１ａには放熱器１２０から高圧制御膨張弁１３１の間で高圧冷媒流路１２３を流れる冷媒が流通し、低圧流路１７１ｂには第１蒸発器１４１→アキュムレータ１５０から流出して第１低圧側分岐流路１２１ｂを流れる冷媒が流通し、低圧流路１７２ｂには第２蒸発器１４２から流出して第２低圧側分岐流路１２２ｂを流れる冷媒が流通するようにしている。

本実施形態では、第１、第２蒸発器１４１、１４２を共に作動させる場合は、三方流量調整弁１２４の弁開度が調整されて、第１、第２蒸発器１４１、１４２側が共に開くように、且つ両弁開度の比率が所定値に設定される。圧縮機１１０から吐出される高温高圧の冷媒は、放熱器１２０→高圧冷媒流路１２３→高圧制御膨張弁１３１→三方流量調整弁１２４に至る。三方流量調整弁１２４で冷媒は分配されて、一方は第１蒸発器１４１→アキュムレータ１５０（第１低圧側分岐流路１２１ｂ）を流れ、他方は第２蒸発器１４２（第２低圧側分岐流路１２２ｂ）を流れ、低圧側集合流路１６３で合流して、圧縮機１１０に吸入される。

内部熱交換器１７１Ｂにおいて、高圧冷媒流路１２３から高圧流路１７１ａに高圧冷媒が流入する。また、アキュムレータ１５０（第１蒸発器１４１）下流側の第１低圧側分岐流路１２１ｂから低圧流路１７１ｂに低圧冷媒が流入する。更に、第２蒸発器１４２下流側の第２低圧側分岐流路１２２ｂから低圧流路１７２ｂに低圧冷媒が流入する。そして、高圧流路１７１ａの高圧冷媒と低圧流路１７１ｂ、１７２ｂの低圧冷媒との間で熱交換が成される。つまり、内部熱交換器１７１Ｂは、低圧流路１７１ｂ、１７２ｂに対応する２つの独立した熱交換器として機能する。そして、高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。冷却された高圧冷媒は高圧制御膨張弁１３１に至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

次に、第１蒸発器１４１を作動させて、第２蒸発器１４２は作動させない場合は、三方流量調整弁１２４の弁開度が調整されて、第２蒸発器１４２側が閉じられて、第１蒸発器１４１側が所定の弁開度となるように設定される。つまり、第２低圧側分岐流路１２２ｂ、第２蒸発器１４２への冷媒流れが阻止される。

圧縮機１１０から吐出される高温高圧の冷媒は、放熱器１２０→高圧冷媒流路１２３→高圧制御膨張弁１３１→三方流量調整弁１２４→第１蒸発器１４１→アキュムレータ１５０（第１低圧側分岐流路１２１ｂ）→低圧側集合流路１６３を流れ、圧縮機１１０に吸入される。

内部熱交換器１７１Ｂにおいて、高圧冷媒流路１２３から高圧流路１７１ａに高圧冷媒が流入する。また、アキュムレータ１５０（第１蒸発器１４１）下流側の第１低圧側分岐流路１２１ｂから低圧流路１７１ｂに低圧冷媒が流入する。そして、高圧流路１７１ａの高圧冷媒と低圧流路１７１ｂの低圧冷媒との間で熱交換が成される。そして、高圧冷媒は低圧冷媒によって冷却（過冷却）され、また低圧冷媒は高圧冷媒によって過熱される。冷却された高圧冷媒は高圧制御膨張弁１３１に至り、過熱された低圧冷媒は圧縮機１１０に吸入される。

これにより、第３実施形態と同様に、２つの蒸発器１４１、１４２のそれぞれに対応するように内部熱交換器１７１Ｂで熱交換することができるので、２つの蒸発器１４１、１４２の運転状態（冷媒を流している蒸発器１４１、１４２の数）によらず、圧縮機１１０の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルのＣＯＰが低下してしまうのを防止することができる。

また、第３実施形態に対して、減圧器（１３１ｂ、１３２→１３１）の使用数を削減でき、また、複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）の設定を不要として、分岐部を削減して低コストなシステムとすることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図９に示す。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、第１減圧器としてＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂ（第３実施形態と同一）を採用し、第２減圧器としてオリフィス１３２ａを採用し、各蒸発器１４１、１４２の冷媒下流側の流路を変更して、各内部熱交換器１７１、１７２を形成するようにしたものである。

各蒸発器１４１、１４２の冷媒下流側の流路は、それぞれ圧縮機１１０に向けて並列で延びており、圧縮機１１０の手前で合流して接続されている。そして、第１蒸発器１４１の冷媒下流側と圧縮機１１０との間には、アキュムレータ１５０と第１内部熱交換器１７１とが順に配設されている。また、第２蒸発器１４２の冷媒下流側と圧縮機１１０との間には、第２内部熱交換器１７２が配設されている。

本実施形態では、冷凍サイクル装置１００の作動時に、第１蒸発器１４１に流入される冷媒と、第１蒸発器１４１から流出される冷媒とによって第１内部熱交換器１７１で熱交換が行なわれる。また、第２蒸発器１４２に流入される冷媒と、第２蒸発器１４２から流出される冷媒とによって第２内部熱交換器１７２で熱交換が行なわれる。

よって、各蒸発器１４１、１４２のそれぞれに完全に対応するように、即ち、それぞれに専用となる２つの内部熱交換器１７１、１７２を作動させることができるので、２つの蒸発器１４１、１４２の運転状態（冷媒を流している蒸発器１４１、１４２の数）によらず、圧縮機１１０の吸入冷媒に対して常に安定した過熱度を持たせることができ、冷凍サイクルのＣＯＰが低下してしまうのを防止することができる。

また、第２蒸発器１４２の冷媒下流側流路においては、アキュムレータ１５０を通らずに直接圧縮機１１０に接続されるようにしているので、第２内部熱交換器１７２を車両のエンジンルームに配置する必要がなく、車両の床下や、図１０に示すように、第２蒸発器１４２の近傍に配置することができる。このため、第２内部熱交換器１７２を狭隘なエンジンルームに配置する必要がなく、搭載性を向上させることができる。

また、車両により後席用の冷凍サイクルユニットの有無がある場合も、後席用ユニットの関連機器をエンジンルーム以外にコンパクトに搭載することができるため、エンジンルーム内の変更点を少なくすることができ、搭載設計が容易となる。

尚、第２内部熱交換器１７２の冷媒下流側を、アキュムレータ１５０と第１内部熱交換器１７１との間に接続するようにしても良い。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１１に示す。第７実施形態は、上記第６実施形態に対して、第１減圧器としてＢｏｘ型高圧制御弁１３１ｂに代えて高圧制御膨張弁１３１（第１実施形態と同一）を採用し、第２減圧器としてオリフィス１３２ａに代えてスーパーヒート膨張弁１３２（第１実施形態と同一）を採用したものである。スーパーヒート膨張弁１３２の感温部は、第２蒸発器１４２の冷媒下流側と第２内部熱交換器１７２との間に配置されるようにしている。

本実施形態では、第２蒸発器１４２の冷媒量変動が大きい場合でも、冷媒量を適切に調整することができる。また、第２蒸発器１４２の冷媒下流側の過熱度が安定するため、運転状態によるＣＯＰのバラツキも小さくすることができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図１２に示す。第８実施形態は、上記第７実施形態に対して、基本構成は同一とするも、減圧器における感温部の位置を変更したものとしている。

即ち、高圧制御膨張弁１３１の感温部は、合流点Ａと第１内部熱交換器１７１との間に配置している。また、スーパーヒート膨張弁１３２の感温部は、第２内部熱交換器１７２の冷媒下流側に配置している。尚、電磁弁１２２ａは、第２高圧側分岐流路１２２において、第２内部熱交換器１７２の冷媒上流側に配置している。

これにより、第２蒸発器の冷媒出口部における過熱度を小さくすることができるので、第２蒸発器１４２における冷房性能を向上させることができると共に、吹出し温度の分布を低減することができる。更に、圧縮機１１０に吸入される冷媒（第２内部熱交換器１７２の出口冷媒）の過熱度を直接的に制御できるので、複数の蒸発器１４１、１４２の運転状態の違いによるＣＯＰのバラツキを小さくすることができる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態においては、冷媒として二酸化炭素を用いた超臨界冷凍サイクルについて説明したが、二酸化炭素の他に、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用される冷媒を用いても良い。

また、各実施形態では、２つの蒸発器１４１，１４２、２つの内部熱交換器１７１、１７２を備える構成としているが、それぞれ３つ以上の蒸発器、内部熱交換器を備える冷凍サイクル装置にも適用しても良い。例えば、３つの蒸発器を備える装置の場合には、そのうちの１つの蒸発器に流れる冷媒流量を制御する高圧制御膨張弁と、残りの２つの蒸発器に流れる冷媒流量を制御するスーパーヒート膨張弁とを備える構成とすれば良い。

また、各内部熱交換器１７１、１７２によって、圧縮機１１０に吸入される冷媒に過熱度を持たせることができるので、冷凍サイクル中の気液分離器１５０は廃止したものとしても良い。

第１実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 第２実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 第３実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 図３における内部熱交換器を示す断面図である。 図４におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。 第４実施形態における内部熱交換器を示す外観斜視図である。 図６におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。 第５実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 第６実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 図９における超臨界冷凍サイクル装置の車両搭載状態を示す斜視図である。 第７実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 第８実施形態における超臨界冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１００ 超臨界冷凍サイクル装置
１１０ 圧縮機
１２０ 放熱器
１２１ 第１高圧側分岐流路（高圧側分岐流路）
１２１ｂ 第１低圧側分岐流路（低圧側分岐流路）
１２２ 第２高圧側分岐流路（高圧側分岐流路）
１２２ｂ 第２低圧側分岐流路（低圧側分岐流路）
１３１ 高圧制御膨張弁（第１減圧器）
１３２ スーパーヒート膨張弁（第２減圧器、機械式の制御弁）
１４１ 第１蒸発器（蒸発器）
１４２ 第２蒸発器（蒸発器）
１５０ アキュムレータ（気液分離器）
１６１ 第１低圧側分岐流路（低圧側分岐流路）
１６２ 第２低圧側分岐流路（低圧側分岐流路）
１６３ 低圧側集合流路
１７１ 第１内部熱交換器（内部熱交換器）
１７１ａ 高圧流路
１７１ｂ、１７２ｂ 低圧流路
１７２ 第２内部熱交換器（内部熱交換器）

Claims (11)

1. 冷凍サイクル内における高圧圧力が冷媒の臨界圧以上になる蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクル装置であって、
   前記冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１０）と、
   前記圧縮機（１１０）から吐出される冷媒の放熱を行う放熱器（１２０）と、
   前記放熱器（１２０）の冷媒下流側で分岐する複数の高圧側分岐流路（１２１、１２２）と、
   複数の前記高圧側分岐流路（１２１、１２２）を流れる冷媒をそれぞれ減圧する複数の減圧器（１３１、１３２）と、
   複数の前記減圧器（１３１、１３２）から流出される冷媒をそれぞれ蒸発させて前記圧縮機（１１０）側に流出させる複数の蒸発器（１４１、１４２）と、
   複数の前記高圧側分岐流路（１２１、１２２）のうち、前記高圧側分岐流路（１２１、１２２）の分岐点（Ａ）から複数の前記減圧器（１３１、１３２）までのそれぞれの間を流れる高圧冷媒と複数の前記蒸発器（１４１、１４２）から流出される低圧冷媒との間で熱交換する複数の内部熱交換器（１７１、１７２）とを備えることを特徴とする超臨界冷凍サイクル装置。
2. 複数の前記蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて、気液分離する気液分離器（１５０）と、
   前記気液分離器（１５０）の冷媒下流側で分岐して、再び前記圧縮機（１１０）に合流する複数の低圧側分岐流路（１６１、１６２）とを備え、
   複数の前記内部熱交換器（１７１、１７２）で熱交換される前記低圧冷媒は、複数の前記低圧側分岐流路（１６１、１６２）をそれぞれ流れる冷媒とした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装置。
3. 複数の前記蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて前記圧縮機（１１０）に流入させる低圧側集合流路（１６３）を備え、
   複数の前記内部熱交換器（１７１、１７２）で熱交換される前記低圧冷媒は、前記低圧側集合流路（１６３）を順次流れる冷媒とした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装置。
4. 複数の前記蒸発器（１４１、１４２）からそれぞれ流出される冷媒を集合させて前記圧縮機（１１０）に流入させる低圧側集合流路（１６３）を備え、
   複数の前記内部熱交換器（１７１、１７２）は、前記高圧冷媒が流通する複数の高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）と、前記低圧冷媒が流通する一つの低圧流路（１７１ｂ）とを一体的に備え、
   前記低圧流路（１７１ｂ）には、前記低圧側集合流路（１６３）を流れる冷媒が流通す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装置。
5. 前記内部熱交換器（１７１、１７２）は、一つの前記低圧流路（１７１ｂ）の周囲を、複数の前記高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）が囲むように、あるいは、一つの前記低圧流路（１７１ｂ）に複数の前記高圧流路（１７１ａ、１７２ａ）が並べられて形成されたことを特徴とする請求項４に記載の超臨界冷凍サイクル装置。
6. 冷凍サイクル内における高圧圧力が冷媒の臨界圧以上になる蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクル装置であって、
   前記冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１０）と、
   前記圧縮機（１１０）から吐出される冷媒の放熱を行う放熱器（１２０）と、
   前記放熱器（１２０）から流出される冷媒を減圧する減圧器（１３１）と、
   前記減圧器（１３１）の冷媒下流側で分岐する複数の低圧側分岐流路（１２１ｂ、１２２ｂ）と、
   複数の前記低圧側分岐流路（１２１ｂ、１２２ｂ）を流れる冷媒をそれぞれ蒸発させて前記圧縮機（１１０）側に流出させる複数の蒸発器（１４１、１４２）と、
   前記放熱器（１２０）から前記減圧器（１３１）までの間を流れる高圧冷媒と複数の前記蒸発器（１４１、１４２）から流出される低圧冷媒との間で熱交換する複数の内部熱交換器（１７１、１７２）とを備え、
   複数の前記内部熱交換器（１７１、１７２）は、前記低圧冷媒が流通する複数の低圧流路（１７１ｂ，１７２ｂ）と、前記高圧冷媒が流通する一つの高圧流路（１７１ａ）とを一体的に備えることを特徴とする超臨界冷凍サイクル装置。
7. 前記内部熱交換器（１７１、１７２）は、一つの前記高圧流路（１７１ａ）の周囲を、複数の前記低圧流路（１７１ｂ、１７２ｂ）が囲むように、あるいは、一つの前記高圧流路（１７１ａ）に複数の前記低圧流路（１７１ｂ、１７２ｂ）が並べられて形成された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装置。
8. 複数の前記蒸発器（１４１、１４２）から流出される冷媒は、それぞれ前記圧縮機（１１０）側で合流するようになっており、
   複数の前記内部熱交換器（１７１、１７２）のそれぞれにおける前記高圧冷媒および前記低圧冷媒は、複数の前記蒸発器（１４１、１４２）のそれぞれにおける前記高圧冷媒および前記低圧冷媒が対応するように形成された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装置。
9. 複数の前記蒸発器（１４１、１４２）のうち、少なくも一つの蒸発器（１４１）の冷媒下流側に、前記冷媒の気液を分離する気液分離器（１５０）が設けられたことを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか１つに記載の超臨界冷凍サイクル装置。
10. 前記内部熱交換器（１７２）の熱交換後の前記低圧冷媒の過熱度が、前記減圧器（１３２）によって所定値となるように制御されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の超臨界冷凍サイクル装置。
11. 前記減圧器（１３２）は、前記熱交換後の低圧冷媒の過熱度に応じて、弁開度を調節して前記冷媒の減圧をする機械式の制御弁（１３２）としたことを特徴とする請求項１０に記載の超臨界冷凍サイクル装置。

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