JP4045654B2 - 超臨界冷凍サイクル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱器内（高圧側）の圧力が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイクルに関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
超臨界冷凍サイクルに関して出願人は、既に特願平８−２２１４６１号を出願している。
そして、この出願に記載の発明は、放熱器から流出した冷媒を減圧するともに、放熱器出口側の冷媒温度に応じて放熱器出口側圧力を制御する第１減圧弁と、第１減圧弁から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して蓄えるレシーバと、レシーバから流出した冷媒を減圧するとともに、圧縮機入口側での冷媒過熱度が所定値となるように冷媒の流量を調節する第２減圧弁とを有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記出願は、１個の蒸発器に対して２個の減圧器を用いて超臨界冷凍サイクルを制御しているので、仮に２つの蒸発器を有する超臨界冷凍サイクルに上記出願を単純に適用すると、放熱器出口側の冷媒圧力を制御する減圧器（圧力制御弁）、及び各々の蒸発器出口側の冷媒過熱度を制御する減圧器が必要となり、比較的製造原価の高い部品の数が増大してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器を有する超臨界サイクルを制御することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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用いる。請求項１または２に記載の発明では、放熱器（２）から流出した冷媒を減圧する第１減圧器（３）および第２減圧器（４）と、第１減圧器（３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、第２減圧器（４）から流出した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（７）とを有し、放熱器（２）出口側圧力は、第１減圧器（３）により、放熱器（２）出口側の冷媒温度に基づいて決定される所定圧力となるように制御され、第２減圧器（４）は、第２蒸発器（７）出口側の冷媒過熱度が所定値となるように制御されることを特徴とする。
【０００６】
ところで、超臨界冷凍サイクルに限らずフロンを使用した従来の冷凍サイクル（以下、このサイクルを通常サイクルと呼ぶ。）であっても、複数個の蒸発器を有する冷凍サイクルにおいて、各蒸発器を独立に制御するには、各々の蒸発器に対応する減圧器を必要とする。
一方、上記出願では、１つの蒸発器を制御するのに２つの減圧器を必要としている。
【０００７】
これに対して本発明では、複数個の蒸発器（６、７）を有する超臨界冷凍サイクルにおいて、第１減圧器（３）にて放熱器（２）出口側の冷媒圧力を制御するとともに第１蒸発器（６）に流入する冷媒を減圧し、第２減圧器（４）にて第２蒸発器（７）に流入する冷媒を減圧しているので、複数個の蒸発器を有する通常サイクルと同様に、各々の蒸発器（６、７）に対応する減圧器（３、４）のみで超臨界冷凍サイクルを制御することができる。
【０００８】
したがって、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器（６、７）を有する超臨界サイクルを制御することができる。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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は本発明に係る超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
１は冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を越える放熱器（ガスクーラ）である。なお、以下、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルをＣＯ2 サイクルと呼ぶ。
【００１０】
３、４は放熱器２から流出する高圧冷媒を減圧する第１、２減圧器である。そして、６は第１減圧器３から流出した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器であり、７は第２減圧器４から流出した低圧冷媒を蒸発させる第２減圧器である。そして、第１蒸発器６にて車室内前方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後方側をに吹き出す空気を冷却している。
【００１１】
ここで、第１減圧器３は、電子制御装置（ＥＣＵ）１２によって、その開度が制御される電気式の減圧弁であり、ＥＣＵ１２には、放熱器２出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１３の検出温度、及び放熱器２出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１４の検出圧力が入力されている。
【００１２】
そして、ＥＣＵ１２は、検出圧力（放熱器２出口側の冷媒圧力）が、図２に示すような、検出温度（放熱器２出口側の冷媒温度）に基づいて決定される所定圧力となるように、第１減圧器３の開度を調節する。具体的には、検出温度が高くなるほど、開度を縮小させて放熱器２出口側の冷媒圧力を上昇させ、検出温度が低下するほど、開度を拡大させて放熱器２出口側の圧力を低下させる。
【００１３】
なお、第１減圧器３の構造は、図３に示すようなものであり、３１は、放熱器２の出口側に連通する流入口３２、及び第１蒸発器６の流入側に連通する流出口３３が形成されたハウジングである。そして、ハウジング３１内には、流入口３２側の空間３２ａと流出口３３側の空間３３ａとを連通させる弁口３４が形成されているとともに、弁口３４の開度を調節する針状の弁体３５が配設されている。
【００１４】
また、３６は弁体３５を移動させて弁口３４の開度（第１減圧器３の開度）を調節するステップモータであり、ステップモータ３６のマグネットロータ３６ａには雌ねじ部３６ｂが形成され、弁体３５には、この雌ねじ部３６ｂにねじ結合する雄ねじ部３５ａが形成されている。
そして、ＥＣＵ１２は、ステップモータ３６を回転させて弁体３５を弁体３５の軸方向に移動させることにより、弁口３４の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に調節制御する。
【００１５】
一方、第２減圧器４は、第２蒸発器７出口側の冷媒温度に応じて内圧が変化する感温筒１５により第２蒸発器７出口側の冷媒過熱度が所定値となるように、その開度を調節する、いわゆる温度式膨張弁である。
ところで、８は第１蒸発器６から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１の吸入側に流出するとともに、超臨界冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ（気液分離手段）である。
【００１６】
これにより、第１蒸発器６から流出する冷媒についてはアキュムレータ８によって、第２蒸発器７から流出する冷媒については第２減圧器４によって液冷媒が圧縮機１に吸入されることが防止される。
また、５は放熱器２から流出した冷媒が、第２減圧器４（第２蒸発器７）に流入することを許容する場合と阻止する場合とを切り換え制御する電磁弁（弁手段）であり、この電磁弁５もＥＣＵ１２により制御されている。また、９、１０、１１は放熱器２及び両蒸発器６、７に空気を送風する送風機であり、各送風機９、１０、１１もＥＣＵ１２により制御されている。
【００１７】
次に、本実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの概略作動について述べる。
ＣＯ2 サイクルの作動は、原理的には、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルの作動と同じである。すなわち、図４（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、気相状態の冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温高圧の超臨界状態の冷媒を冷却する（Ｂ−Ｃ）。そして、その高温高圧の冷媒を減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液２相状態となった冷媒を蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を車室内に吹き出す吹出空気から奪って吹出空気を冷却する。
【００１８】
なお、冷媒は、圧力が飽和液圧力（線分ＣＤと飽和液線ＳＬとの交点の圧力）を下まわるときから、気液２相状態に相変化し、Ｃの状態からＤの状態へとゆっくり変化する場合には、冷媒は超臨界状態から液相状態を経て気液２相状態に変化する。
因みに、超臨界状態とは、密度が液密度と略同等でありながら、冷媒分子が気相状態のように運動する状態をいう。
【００１９】
ところで、冷媒（ＣＯ2 ）の臨界温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ１２では１１２℃）と比べて低いので、夏場等では放熱器２側の冷媒温度が冷媒の臨界温度より高くなってしまう。つまり、放熱器２出口側においても冷媒は凝縮しない（線分ＢＣが飽和液線と交差しない）。
また、放熱器２出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機１の吐出圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とによって決定され、放熱器２出口側の冷媒温度は、放熱器２の放熱能力と外気温度とによって決定する。そして、外気温度は制御することができないので、放熱器２出口側での冷媒温度は、実質的に制御することができない。
【００２０】
したがって、放熱器２出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機１の吐出圧力（放熱器２出口側圧力）を制御することによって制御可能となる。つまり、夏場等の外気温度が高い場合に、十分な冷凍能力（エンタルピ差）を確保するためには、図４のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器２出口側圧力を高くする必要がある。
【００２１】
しかし、放熱器２出口側圧力を高くするには、前述のように圧縮機１の吐出圧力を高くしなければならないので、圧縮機１の圧縮仕事（圧縮過程のエンタルピ変化量ΔＬ）が増加する。したがって、蒸発過程（Ｄ−Ａ）のエンタルピ変化量Δｉの増加量より圧縮過程（Ａ−Ｂ）のエンタルピ変化量ΔＬの増加量が大きい場合には、ＣＯ2 サイクルの成績係数（ＣＯＰ＝Δｉ／ΔＬ）が悪化する。
【００２２】
そこで、例えば放熱器２出口側の冷媒温度を４０℃として、放熱器２出口側の冷媒圧力と成績係数と関係を図４を用いて試算すれば、図５の実線に示すように、圧力Ｐ1 （約１０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。同様に、放熱器２出口側での冷媒温度を３５℃とした場合には、図５の破線で示すように、圧力Ｐ2 （約９．０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。
【００２３】
以上のようにして、放熱器２出口側の冷媒温度と成績係数が最大となる圧力とを算出し、この結果を図４上に描けば、図４の太い実線ηmax （以下、最適制御線と呼ぶ。）に示すようになり、放熱器２出口側の冷媒温度と放熱器２出口側の冷媒圧力との関係を示せば、ほぼ図２に示すグラフとなる。
したがって、上記ＣＯ2 サイクルを効率良く運転するには、放熱器２出口側の冷媒圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とを、最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御することが必要である。
【００２４】
ここで、第１減圧器３は、前述のごとく、放熱器２出口側の冷媒圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とを、最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御するため、ＣＯ2 サイクルを効率良く制御する。
因みに、車室内後方側（後部座席）側に吹き出す吹出空気のみ冷房を停止するには、電磁弁５を閉じる。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
ところで、ＣＯ2 サイクルに限らずフロンを使用した通常サイクルであっても、複数個の蒸発器を有する冷凍サイクルにおいて各蒸発器を独立に制御するには、各々の蒸発器に対応する減圧器を必要とする。
一方、上記出願では、１つの蒸発器を制御するのに２つの減圧器を必要としている。
【００２６】
これに対して本実施形態では、２つの蒸発器６、７を有するＣＯ2 サイクルにおいて、第１減圧器３にて放熱器２出口側の冷媒圧力を制御するとともに、第１蒸発器６に流入する冷媒を減圧し、第２減圧器４にて第２蒸発器７に流入する冷媒を減圧しているので、複数個の蒸発器を有する通常サイクルと同様に、各々の蒸発器６、７に対応する減圧器３、４のみでＣＯ2 サイクルを制御することができる。
【００２７】
したがって、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器６、７を有するＣＯ2 サイクルを効率よく制御することができる。
（第２実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、第１実施形態に係る第１減圧器３を機械式の第１減圧器３００として、ＣＯ2 サイクルの簡素化することにより空調装置の製造原価低減を図ったものである。以下、図７〜９を用いて減圧器３００について述べる。
【００２８】
図７は第１減圧器３００の断面図であり、３０１は放熱器２から第１蒸発器６に至る冷媒流路の一部を形成するとともに、後述するエレメントケース３１５を収納するケーシングであり、３０１ａは放熱器２側に接続される流入口３０１ｂを有する上蓋であり、３０１ｃは第１蒸発器６側に接続される流出口３０１ｄを有するケーシング本体である。
【００２９】
また、ケーシング３０１には、冷媒流路を上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとに仕切る隔壁部３０２が配設されており、この隔壁部３０２には、上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとを連通させる弁口３０３が形成されている。
そして、弁口３０３は、針状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）３０４により開閉され、この弁体３０４および後述するダイヤフラム３０６は、ダイヤフラム３０６の変位に連動して、ダイヤフラム３０６が中立状態から弁体３０４側（ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側）に向けて変位したときに弁口３０３を閉じ、一方、厚み方向一端側に向けて変位したときに弁口３０３の開度（弁口３０３を閉じた状態を基準とする弁体３０４の変位量）が最大となるように構成されている。
【００３０】
なお、ここで、ダイヤフラム３０６が中立状態であるとは、ダイヤフラム３０６が変形変位しておらず、変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。
また、上流側空間３０１ｅには、密閉空間（ガス封入室）３０５が形成されており、この密閉空間３０５は、密閉空間３０５内外の圧力差に応じて変形変位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム（変位部材）３０６、およびダイヤフラム３０６の厚み方向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材（形成部材）３０７から形成されている。
【００３１】
一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部材と略す。）３０７と共にダイヤフラム３０６を保持固定するダイヤフラム下側支持部材（保持部材）３０８が配設されており、このダイヤフラム下側支持部材（以下、下側支持部材と略す。）３０８のうち、ダイヤフラム３０６に形成された変形促進部（変位部材変形部）３０６ａに対応する部位には、図８、９に示すように、変形促進部３０６ａに沿う形状に形成された凹部（保持部材変形部）３０８ａが形成されている。
【００３２】
なお、変形促進部３０６ａとは、ダイヤフラム３０６の径外方側の一部を波状に変形させたもので、ダイヤフラム３０６が密閉空間３０５内外の圧力差に略比例して変形変位するようにするためのものである。
また、下側支持部材３０８のうちダイヤフラム３０６に面する部位には、弁口３０３が弁体３０４により閉じられた状態において、弁体３０４のうちダイヤフラム３０６に接触する面３０４ａに対して略同一面となる下側平面部（保持部材平面部）３０８ｂが形成されている。
【００３３】
また、ダイヤフラム３０６の厚み方向一端側（密閉空間３０５内）には、図７に示すように、ダイヤフラム３０６を介して弁体３０４に対して弁口３０３を閉じる向きの弾性力を作用させる第１コイルばね（第１弾性部材）３０９が配設されており、一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、弁体３０４に対して弁口３０３を開く向きの弾性力を作用させる第２コイルバネ（第２弾性部材）３１０が配設されている。
【００３４】
また、３１１は第１コイルばね３０９のばね座を兼ねるプレート（剛体）であり、このプレート３１１は、ダイヤフラム３０６より剛性が高くなるように所定の厚みを有して金属にて構成されている。また、プレート３１１は、図５、６に示すように、上側支持部材３０７に形成された段付き部（ストッパ部）３０７ａに接触することにより、ダイヤフラム３０６が、その厚み方向一端側（密閉空間３０５側）に向けて所定値以上に変位することを規制している。
【００３５】
そして、上側支持部材３０７には、プレート３１１と段付き部３０７ａとが接触したときに、プレート３１１のうちダイヤフラム３０６に接触する面３１１ａに対して略同一面となる上側平面部（形成部材平面部）３０７ｂが形成されている。因みに、上側支持部材３０７の円筒部３０７ｃの内壁は、第１コイルばね３０９の案内部をも兼ねている。
【００３６】
なお、プレート３１１および弁体３０４は、両コイルばね３０９、３１０により互いにダイヤフラム３０６に向けて押し付けられているので、プレート３１１、弁体３０４およびダイヤフラム３０６は互いに接触した状態で一体的に変位（稼働）する。
ところで、図７中、３１２は第２コイルばね３１０が弁体３０４に対して作用させる弾性力を調節するとともに、第２コイルばね３１０のプレートを兼ねる調節ネジ（弾性力調節機構）であり、この調節ネジ３１２は、隔壁部３０２に形成された雌ねじ３０２ａにネジ結合している。因みに、両コイルバネ３０９、３１０による初期荷重（弁口３０３を閉じた状態での弾性力）は、ダイヤフラム３０６での圧力換算で約１ＭＰａである。
【００３７】
また、３１３は密閉空間３０５内外に渡って上側支持部材３０７を貫通し、密閉空間３０５内にＣＯ2 を封入するための封入管（貫通部材）であり、この封入管３１３は、ステンレス製の上側支持部材３０７より熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。なお、下側支持部材３０８もステンレス製である。
そして、封入管３１３は、弁口３０３が閉じられた状態における密閉空間３０５内体積に対して約６００ｋｇ／ｍ3 の密度で封入した後、その端部を溶接等の接合手段により閉塞される。
【００３８】
なお、３１４は、隔壁部３０２〜封入管３１３からなるエレメントケース３１５をケーシング本体３０１ｃ内に固定する円錐ばねであり、３１６はエレメントケース３１５（隔壁部３０２）とケーシング本体３０１ｃとの隙間を密閉するＯリングである。
因みに、図１０（ａ）はエレメントケース３１５のＡ矢視図であり、図１０（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図であり、図１０から明らかなように、弁口３０３は隔壁部３０２の側面側にて上流側空間３０１ｅに連通している。
【００３９】
次に、本実施形態に係る圧力制御弁３００の作動を述べる。
密閉空間３０５内には、約６００ｋｇ／ｍ3 で冷媒（ＣＯ2 ）が封入されているので、密閉空間３０５内圧と温度とは、図４に示される６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿って変化する。したがって、例えば密閉空間３０５内温度が２０℃の場合には、その内圧は約５．８ＭＰａである。また、弁体３０４には、密閉空間３０５内圧と両コイルばね３０９、３１０による初期荷重とが同時に作用しているので、その作用圧力は約６．８ＭＰａである。
【００４０】
したがって、放熱器２側である上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁体３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。
同様に、例えば密閉空間１２内温度が４０℃の場合には、密閉空間３０５内圧は図４より約９．７ＭＰａであり、弁体３０４に作用する作用力は約１０．７ＭＰａである。
【００４１】
したがって、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁体３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。
以上に述べたように、放熱器２出口側の冷媒温度と冷媒圧力とは、６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線、すなわち最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御される。
【００４２】
（第３実施形態）
本実施形態は、図１１に示すように、第２蒸発器７から流出した冷媒もアキュムレータ８に流入させるように構成したものである。
これにより、圧縮機１に液相冷媒が吸入されることを確実に防止できるので、圧縮機１が損傷することを防止することができ、ＣＯ2 サイクルの信頼性を向上させることができる。。
【００４３】
（第４実施形態）
本実施形態は、図１２に示すように、第１実施形態に係る機械式の第２減圧器４を、第１減圧器３と同様な構造を有する電気式の第２減圧器４００とするとともに、電磁弁５を廃止したものである。
そして、電子制御装置（ＥＣＵ）４１３は、温度センサ４１１、４１２にて検出された第２蒸発器７入口側と出口側との冷媒温度差から第２蒸発器７出口側の冷媒過熱度を検出し、この検出値に基づいて第２減圧器４００の開度を制御する。
【００４４】
なお、第２蒸発器７での（後部座席側の）冷房を停止するときは、第２減圧器４００を全閉として、第２蒸発器７への冷媒の供給を停止する。
これにより、電磁弁５を廃止できるので、ＣＯ2 サイクルの簡素化を図ることができるので、空調装置の製造原価低減を図ることができる。
ところで、上述の実施形態では、後部座席側の冷房を行う第２蒸発器７は１つであったが、図１３に示すように、第２蒸発器７を複数個（この例では２つ）としてもよい。なお、この例では、各第２蒸発器７にそれぞれ第２減圧器４及び電磁弁５を設けている。
【００４５】
また、第１実施形態では、第２減圧器４として温度式膨張弁を用いたが、図１４に示すように、第２減圧器としてキャピラリーチューブや固定絞りのごとく、開度が固定された第２減圧器４２０を採用してもよい。なお、この場合、第２減圧器４２０の開度は、第２蒸発器７から液相冷媒が流出しない程度の適当な値としなければならない。
【００４６】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を使用した超臨界冷凍サイクルであったが、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、第１蒸発器６にて車室内前方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後方側に吹き出す空気を冷却したが、本発明は第１蒸発器６にて車室内後方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後前側に吹き出す空気を冷却してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図２】放熱器出口側の冷媒温度と冷媒圧力との関係を示すグラフである。
【図３】第１減圧器の模式図である。
【図４】二酸化炭素のモリエル線図である。
【図５】放熱器出口側の冷媒圧力とＣＯＰとの関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図７】第２実施形態に係る第１減圧器の断面図である。
【図８】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図９】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図１０】（ａ）は図７のＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【図１１】第３実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１２】第４実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１３】本発明の変形例に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１４】本発明の変形例に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…第１減圧器、４…第２減圧器、５…電磁弁、
６…第１蒸発器、７…第２蒸発器、８…アキュムレータ、
１２…電子制御装置、１３…温度センサ、１４…圧力センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱器内（高圧側）の圧力が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイクルに関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
超臨界冷凍サイクルに関して出願人は、既に特願平８−２２１４６１号を出願している。
そして、この出願に記載の発明は、放熱器から流出した冷媒を減圧するともに、放熱器出口側の冷媒温度に応じて放熱器出口側圧力を制御する第１減圧弁と、第１減圧弁から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して蓄えるレシーバと、レシーバから流出した冷媒を減圧するとともに、圧縮機入口側での冷媒過熱度が所定値となるように冷媒の流量を調節する第２減圧弁とを有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記出願は、１個の蒸発器に対して２個の減圧器を用いて超臨界冷凍サイクルを制御しているので、仮に２つの蒸発器を有する超臨界冷凍サイクルに上記出願を単純に適用すると、放熱器出口側の冷媒圧力を制御する減圧器（圧力制御弁）、及び各々の蒸発器出口側の冷媒過熱度を制御する減圧器が必要となり、比較的製造原価の高い部品の数が増大してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器を有する超臨界サイクルを制御することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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用いる。請求項１または２に記載の発明では、放熱器（２）から流出した冷媒を減圧する第１減圧器（３）および第２減圧器（４）と、第１減圧器（３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、第２減圧器（４）から流出した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（７）とを有し、放熱器（２）出口側圧力は、第１減圧器（３）により、放熱器（２）出口側の冷媒温度に基づいて決定される所定圧力となるように制御され、第２減圧器（４）は、第２蒸発器（７）出口側の冷媒過熱度が所定値となるように制御されることを特徴とする。
【０００６】
ところで、超臨界冷凍サイクルに限らずフロンを使用した従来の冷凍サイクル（以下、このサイクルを通常サイクルと呼ぶ。）であっても、複数個の蒸発器を有する冷凍サイクルにおいて、各蒸発器を独立に制御するには、各々の蒸発器に対応する減圧器を必要とする。
一方、上記出願では、１つの蒸発器を制御するのに２つの減圧器を必要としている。
【０００７】
これに対して本発明では、複数個の蒸発器（６、７）を有する超臨界冷凍サイクルにおいて、第１減圧器（３）にて放熱器（２）出口側の冷媒圧力を制御するとともに第１蒸発器（６）に流入する冷媒を減圧し、第２減圧器（４）にて第２蒸発器（７）に流入する冷媒を減圧しているので、複数個の蒸発器を有する通常サイクルと同様に、各々の蒸発器（６、７）に対応する減圧器（３、４）のみで超臨界冷凍サイクルを制御することができる。
【０００８】
したがって、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器（６、７）を有する超臨界サイクルを制御することができる。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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は本発明に係る超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
１は冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を越える放熱器（ガスクーラ）である。なお、以下、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルをＣＯ2 サイクルと呼ぶ。
【００１０】
３、４は放熱器２から流出する高圧冷媒を減圧する第１、２減圧器である。そして、６は第１減圧器３から流出した低圧冷媒を蒸発させる第１蒸発器であり、７は第２減圧器４から流出した低圧冷媒を蒸発させる第２減圧器である。そして、第１蒸発器６にて車室内前方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後方側をに吹き出す空気を冷却している。
【００１１】
ここで、第１減圧器３は、電子制御装置（ＥＣＵ）１２によって、その開度が制御される電気式の減圧弁であり、ＥＣＵ１２には、放熱器２出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１３の検出温度、及び放熱器２出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１４の検出圧力が入力されている。
【００１２】
そして、ＥＣＵ１２は、検出圧力（放熱器２出口側の冷媒圧力）が、図２に示すような、検出温度（放熱器２出口側の冷媒温度）に基づいて決定される所定圧力となるように、第１減圧器３の開度を調節する。具体的には、検出温度が高くなるほど、開度を縮小させて放熱器２出口側の冷媒圧力を上昇させ、検出温度が低下するほど、開度を拡大させて放熱器２出口側の圧力を低下させる。
【００１３】
なお、第１減圧器３の構造は、図３に示すようなものであり、３１は、放熱器２の出口側に連通する流入口３２、及び第１蒸発器６の流入側に連通する流出口３３が形成されたハウジングである。そして、ハウジング３１内には、流入口３２側の空間３２ａと流出口３３側の空間３３ａとを連通させる弁口３４が形成されているとともに、弁口３４の開度を調節する針状の弁体３５が配設されている。
【００１４】
また、３６は弁体３５を移動させて弁口３４の開度（第１減圧器３の開度）を調節するステップモータであり、ステップモータ３６のマグネットロータ３６ａには雌ねじ部３６ｂが形成され、弁体３５には、この雌ねじ部３６ｂにねじ結合する雄ねじ部３５ａが形成されている。
そして、ＥＣＵ１２は、ステップモータ３６を回転させて弁体３５を弁体３５の軸方向に移動させることにより、弁口３４の開度を全閉状態から全開状態まで連続的に調節制御する。
【００１５】
一方、第２減圧器４は、第２蒸発器７出口側の冷媒温度に応じて内圧が変化する感温筒１５により第２蒸発器７出口側の冷媒過熱度が所定値となるように、その開度を調節する、いわゆる温度式膨張弁である。
ところで、８は第１蒸発器６から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１の吸入側に流出するとともに、超臨界冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ（気液分離手段）である。
【００１６】
これにより、第１蒸発器６から流出する冷媒についてはアキュムレータ８によって、第２蒸発器７から流出する冷媒については第２減圧器４によって液冷媒が圧縮機１に吸入されることが防止される。
また、５は放熱器２から流出した冷媒が、第２減圧器４（第２蒸発器７）に流入することを許容する場合と阻止する場合とを切り換え制御する電磁弁（弁手段）であり、この電磁弁５もＥＣＵ１２により制御されている。また、９、１０、１１は放熱器２及び両蒸発器６、７に空気を送風する送風機であり、各送風機９、１０、１１もＥＣＵ１２により制御されている。
【００１７】
次に、本実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの概略作動について述べる。
ＣＯ2 サイクルの作動は、原理的には、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルの作動と同じである。すなわち、図４（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、気相状態の冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温高圧の超臨界状態の冷媒を冷却する（Ｂ−Ｃ）。そして、その高温高圧の冷媒を減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液２相状態となった冷媒を蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を車室内に吹き出す吹出空気から奪って吹出空気を冷却する。
【００１８】
なお、冷媒は、圧力が飽和液圧力（線分ＣＤと飽和液線ＳＬとの交点の圧力）を下まわるときから、気液２相状態に相変化し、Ｃの状態からＤの状態へとゆっくり変化する場合には、冷媒は超臨界状態から液相状態を経て気液２相状態に変化する。
因みに、超臨界状態とは、密度が液密度と略同等でありながら、冷媒分子が気相状態のように運動する状態をいう。
【００１９】
ところで、冷媒（ＣＯ2 ）の臨界温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ１２では１１２℃）と比べて低いので、夏場等では放熱器２側の冷媒温度が冷媒の臨界温度より高くなってしまう。つまり、放熱器２出口側においても冷媒は凝縮しない（線分ＢＣが飽和液線と交差しない）。
また、放熱器２出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機１の吐出圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とによって決定され、放熱器２出口側の冷媒温度は、放熱器２の放熱能力と外気温度とによって決定する。そして、外気温度は制御することができないので、放熱器２出口側での冷媒温度は、実質的に制御することができない。
【００２０】
したがって、放熱器２出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機１の吐出圧力（放熱器２出口側圧力）を制御することによって制御可能となる。つまり、夏場等の外気温度が高い場合に、十分な冷凍能力（エンタルピ差）を確保するためには、図４のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器２出口側圧力を高くする必要がある。
【００２１】
しかし、放熱器２出口側圧力を高くするには、前述のように圧縮機１の吐出圧力を高くしなければならないので、圧縮機１の圧縮仕事（圧縮過程のエンタルピ変化量ΔＬ）が増加する。したがって、蒸発過程（Ｄ−Ａ）のエンタルピ変化量Δｉの増加量より圧縮過程（Ａ−Ｂ）のエンタルピ変化量ΔＬの増加量が大きい場合には、ＣＯ2 サイクルの成績係数（ＣＯＰ＝Δｉ／ΔＬ）が悪化する。
【００２２】
そこで、例えば放熱器２出口側の冷媒温度を４０℃として、放熱器２出口側の冷媒圧力と成績係数と関係を図４を用いて試算すれば、図５の実線に示すように、圧力Ｐ1 （約１０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。同様に、放熱器２出口側での冷媒温度を３５℃とした場合には、図５の破線で示すように、圧力Ｐ2 （約９．０ＭＰａ）において成績係数が最大となる。
【００２３】
以上のようにして、放熱器２出口側の冷媒温度と成績係数が最大となる圧力とを算出し、この結果を図４上に描けば、図４の太い実線ηmax （以下、最適制御線と呼ぶ。）に示すようになり、放熱器２出口側の冷媒温度と放熱器２出口側の冷媒圧力との関係を示せば、ほぼ図２に示すグラフとなる。
したがって、上記ＣＯ2 サイクルを効率良く運転するには、放熱器２出口側の冷媒圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とを、最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御することが必要である。
【００２４】
ここで、第１減圧器３は、前述のごとく、放熱器２出口側の冷媒圧力と放熱器２出口側の冷媒温度とを、最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御するため、ＣＯ2 サイクルを効率良く制御する。
因みに、車室内後方側（後部座席）側に吹き出す吹出空気のみ冷房を停止するには、電磁弁５を閉じる。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
ところで、ＣＯ2 サイクルに限らずフロンを使用した通常サイクルであっても、複数個の蒸発器を有する冷凍サイクルにおいて各蒸発器を独立に制御するには、各々の蒸発器に対応する減圧器を必要とする。
一方、上記出願では、１つの蒸発器を制御するのに２つの減圧器を必要としている。
【００２６】
これに対して本実施形態では、２つの蒸発器６、７を有するＣＯ2 サイクルにおいて、第１減圧器３にて放熱器２出口側の冷媒圧力を制御するとともに、第１蒸発器６に流入する冷媒を減圧し、第２減圧器４にて第２蒸発器７に流入する冷媒を減圧しているので、複数個の蒸発器を有する通常サイクルと同様に、各々の蒸発器６、７に対応する減圧器３、４のみでＣＯ2 サイクルを制御することができる。
【００２７】
したがって、減圧器の数を増大させることなく、複数個の蒸発器６、７を有するＣＯ2 サイクルを効率よく制御することができる。
（第２実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、第１実施形態に係る第１減圧器３を機械式の第１減圧器３００として、ＣＯ2 サイクルの簡素化することにより空調装置の製造原価低減を図ったものである。以下、図７〜９を用いて減圧器３００について述べる。
【００２８】
図７は第１減圧器３００の断面図であり、３０１は放熱器２から第１蒸発器６に至る冷媒流路の一部を形成するとともに、後述するエレメントケース３１５を収納するケーシングであり、３０１ａは放熱器２側に接続される流入口３０１ｂを有する上蓋であり、３０１ｃは第１蒸発器６側に接続される流出口３０１ｄを有するケーシング本体である。
【００２９】
また、ケーシング３０１には、冷媒流路を上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとに仕切る隔壁部３０２が配設されており、この隔壁部３０２には、上流側空間３０１ｅと下流側空間３０１ｆとを連通させる弁口３０３が形成されている。
そして、弁口３０３は、針状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）３０４により開閉され、この弁体３０４および後述するダイヤフラム３０６は、ダイヤフラム３０６の変位に連動して、ダイヤフラム３０６が中立状態から弁体３０４側（ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側）に向けて変位したときに弁口３０３を閉じ、一方、厚み方向一端側に向けて変位したときに弁口３０３の開度（弁口３０３を閉じた状態を基準とする弁体３０４の変位量）が最大となるように構成されている。
【００３０】
なお、ここで、ダイヤフラム３０６が中立状態であるとは、ダイヤフラム３０６が変形変位しておらず、変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。
また、上流側空間３０１ｅには、密閉空間（ガス封入室）３０５が形成されており、この密閉空間３０５は、密閉空間３０５内外の圧力差に応じて変形変位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム（変位部材）３０６、およびダイヤフラム３０６の厚み方向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材（形成部材）３０７から形成されている。
【００３１】
一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部材と略す。）３０７と共にダイヤフラム３０６を保持固定するダイヤフラム下側支持部材（保持部材）３０８が配設されており、このダイヤフラム下側支持部材（以下、下側支持部材と略す。）３０８のうち、ダイヤフラム３０６に形成された変形促進部（変位部材変形部）３０６ａに対応する部位には、図８、９に示すように、変形促進部３０６ａに沿う形状に形成された凹部（保持部材変形部）３０８ａが形成されている。
【００３２】
なお、変形促進部３０６ａとは、ダイヤフラム３０６の径外方側の一部を波状に変形させたもので、ダイヤフラム３０６が密閉空間３０５内外の圧力差に略比例して変形変位するようにするためのものである。
また、下側支持部材３０８のうちダイヤフラム３０６に面する部位には、弁口３０３が弁体３０４により閉じられた状態において、弁体３０４のうちダイヤフラム３０６に接触する面３０４ａに対して略同一面となる下側平面部（保持部材平面部）３０８ｂが形成されている。
【００３３】
また、ダイヤフラム３０６の厚み方向一端側（密閉空間３０５内）には、図７に示すように、ダイヤフラム３０６を介して弁体３０４に対して弁口３０３を閉じる向きの弾性力を作用させる第１コイルばね（第１弾性部材）３０９が配設されており、一方、ダイヤフラム３０６の厚み方向他端側には、弁体３０４に対して弁口３０３を開く向きの弾性力を作用させる第２コイルバネ（第２弾性部材）３１０が配設されている。
【００３４】
また、３１１は第１コイルばね３０９のばね座を兼ねるプレート（剛体）であり、このプレート３１１は、ダイヤフラム３０６より剛性が高くなるように所定の厚みを有して金属にて構成されている。また、プレート３１１は、図５、６に示すように、上側支持部材３０７に形成された段付き部（ストッパ部）３０７ａに接触することにより、ダイヤフラム３０６が、その厚み方向一端側（密閉空間３０５側）に向けて所定値以上に変位することを規制している。
【００３５】
そして、上側支持部材３０７には、プレート３１１と段付き部３０７ａとが接触したときに、プレート３１１のうちダイヤフラム３０６に接触する面３１１ａに対して略同一面となる上側平面部（形成部材平面部）３０７ｂが形成されている。因みに、上側支持部材３０７の円筒部３０７ｃの内壁は、第１コイルばね３０９の案内部をも兼ねている。
【００３６】
なお、プレート３１１および弁体３０４は、両コイルばね３０９、３１０により互いにダイヤフラム３０６に向けて押し付けられているので、プレート３１１、弁体３０４およびダイヤフラム３０６は互いに接触した状態で一体的に変位（稼働）する。
ところで、図７中、３１２は第２コイルばね３１０が弁体３０４に対して作用させる弾性力を調節するとともに、第２コイルばね３１０のプレートを兼ねる調節ネジ（弾性力調節機構）であり、この調節ネジ３１２は、隔壁部３０２に形成された雌ねじ３０２ａにネジ結合している。因みに、両コイルバネ３０９、３１０による初期荷重（弁口３０３を閉じた状態での弾性力）は、ダイヤフラム３０６での圧力換算で約１ＭＰａである。
【００３７】
また、３１３は密閉空間３０５内外に渡って上側支持部材３０７を貫通し、密閉空間３０５内にＣＯ2 を封入するための封入管（貫通部材）であり、この封入管３１３は、ステンレス製の上側支持部材３０７より熱伝導率の大きい銅等の材料から構成されている。なお、下側支持部材３０８もステンレス製である。
そして、封入管３１３は、弁口３０３が閉じられた状態における密閉空間３０５内体積に対して約６００ｋｇ／ｍ3 の密度で封入した後、その端部を溶接等の接合手段により閉塞される。
【００３８】
なお、３１４は、隔壁部３０２〜封入管３１３からなるエレメントケース３１５をケーシング本体３０１ｃ内に固定する円錐ばねであり、３１６はエレメントケース３１５（隔壁部３０２）とケーシング本体３０１ｃとの隙間を密閉するＯリングである。
因みに、図１０（ａ）はエレメントケース３１５のＡ矢視図であり、図１０（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図であり、図１０から明らかなように、弁口３０３は隔壁部３０２の側面側にて上流側空間３０１ｅに連通している。
【００３９】
次に、本実施形態に係る圧力制御弁３００の作動を述べる。
密閉空間３０５内には、約６００ｋｇ／ｍ3 で冷媒（ＣＯ2 ）が封入されているので、密閉空間３０５内圧と温度とは、図４に示される６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線に沿って変化する。したがって、例えば密閉空間３０５内温度が２０℃の場合には、その内圧は約５．８ＭＰａである。また、弁体３０４には、密閉空間３０５内圧と両コイルばね３０９、３１０による初期荷重とが同時に作用しているので、その作用圧力は約６．８ＭＰａである。
【００４０】
したがって、放熱器２側である上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁体３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が６．８ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。
同様に、例えば密閉空間１２内温度が４０℃の場合には、密閉空間３０５内圧は図４より約９．７ＭＰａであり、弁体３０４に作用する作用力は約１０．７ＭＰａである。
【００４１】
したがって、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａ以下の場合には、弁口３０３は弁体３０４によって閉止され、また、上流側空間３０１ｅの圧力が１０．７ＭＰａを越えると、弁口３０３は開弁する。
以上に述べたように、放熱器２出口側の冷媒温度と冷媒圧力とは、６００ｋｇ／ｍ3 の等密度線、すなわち最適制御線ηmax （図２に示すグラフ）で示されるように制御される。
【００４２】
（第３実施形態）
本実施形態は、図１１に示すように、第２蒸発器７から流出した冷媒もアキュムレータ８に流入させるように構成したものである。
これにより、圧縮機１に液相冷媒が吸入されることを確実に防止できるので、圧縮機１が損傷することを防止することができ、ＣＯ2 サイクルの信頼性を向上させることができる。。
【００４３】
（第４実施形態）
本実施形態は、図１２に示すように、第１実施形態に係る機械式の第２減圧器４を、第１減圧器３と同様な構造を有する電気式の第２減圧器４００とするとともに、電磁弁５を廃止したものである。
そして、電子制御装置（ＥＣＵ）４１３は、温度センサ４１１、４１２にて検出された第２蒸発器７入口側と出口側との冷媒温度差から第２蒸発器７出口側の冷媒過熱度を検出し、この検出値に基づいて第２減圧器４００の開度を制御する。
【００４４】
なお、第２蒸発器７での（後部座席側の）冷房を停止するときは、第２減圧器４００を全閉として、第２蒸発器７への冷媒の供給を停止する。
これにより、電磁弁５を廃止できるので、ＣＯ2 サイクルの簡素化を図ることができるので、空調装置の製造原価低減を図ることができる。
ところで、上述の実施形態では、後部座席側の冷房を行う第２蒸発器７は１つであったが、図１３に示すように、第２蒸発器７を複数個（この例では２つ）としてもよい。なお、この例では、各第２蒸発器７にそれぞれ第２減圧器４及び電磁弁５を設けている。
【００４５】
また、第１実施形態では、第２減圧器４として温度式膨張弁を用いたが、図１４に示すように、第２減圧器としてキャピラリーチューブや固定絞りのごとく、開度が固定された第２減圧器４２０を採用してもよい。なお、この場合、第２減圧器４２０の開度は、第２蒸発器７から液相冷媒が流出しない程度の適当な値としなければならない。
【００４６】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を使用した超臨界冷凍サイクルであったが、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、第１蒸発器６にて車室内前方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後方側に吹き出す空気を冷却したが、本発明は第１蒸発器６にて車室内後方側に吹き出す空気を冷却し、第２蒸発器７にて車室内後前側に吹き出す空気を冷却してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図２】放熱器出口側の冷媒温度と冷媒圧力との関係を示すグラフである。
【図３】第１減圧器の模式図である。
【図４】二酸化炭素のモリエル線図である。
【図５】放熱器出口側の冷媒圧力とＣＯＰとの関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図７】第２実施形態に係る第１減圧器の断面図である。
【図８】開弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図９】閉弁状態を示すダイヤフラム部分の拡大図である。
【図１０】（ａ）は図７のＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【図１１】第３実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１２】第４実施形態に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１３】本発明の変形例に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図１４】本発明の変形例に係るＣＯ2 サイクルの模式図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…第１減圧器、４…第２減圧器、５…電磁弁、
６…第１蒸発器、７…第２蒸発器、８…アキュムレータ、
１２…電子制御装置、１３…温度センサ、１４…圧力センサ。
Claims (2)
- 冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出した冷媒を冷却し、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を越える放熱器（２）と、
前記放熱器（２）から流出した冷媒を減圧する第１減圧器（３）および第２減圧器（４）と、
前記第１減圧器（３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、
前記第２減圧器（４）から流出した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（７）とを有し、
前記放熱器（２）出口側圧力は、前記第１減圧器（３）により、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に基づいて決定される所定圧力となるように制御され、
前記第２減圧器（４）は、前記第２蒸発器（７）出口側の冷媒過熱度が所定値となるように制御されることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。 - 請求項１に記載の超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用したものであって、
前記放熱器（２）から流出した冷媒が前記第２減圧器（４）に流入することを阻止する弁手段（５）を有し、
前記第１蒸発器（６）にて車室内前方側に吹き出す空気を冷却し、前記第２蒸発器（７）にて車室内後方側に吹き出す空気を冷却することを特徴とする車両用空調装置。
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